martes, 16 de octubre de 2007

La importancia de la viscosidad en la elección de lubricantes de Motores

Lo primero a considerar al tener que escoger la viscosidad del aceite para el motor es el diseño del motor.
La mayoría de los motores funcionan mejor con un aceite cuya viscosidad a 100oC se encuentra entre 12.5 cSt y 16.3 cSt, aunque hay muchos motores nuevos que funcionan mejor con un aceite cuya viscosidad esta entre 9.3 cSt y 12.5 cSt.
Si colocamos un aceite menos viscoso, no se logra una buena película y hay desgaste. Si colocamos un aceite mas viscoso, hay mayor fricción, reducción en fuerza, falta de circulación y mayor desgaste.

¿Cuales son los aceites con una viscosidad entre 12.5 cSt y 16.3 cSt a 100 oC?

SAE 5W-40
SAE 10W-40
SAE 15W-40
SAE 40


Una vez que el motor esta operando a su temperatura normal, todos estos aceites cumplen con el requerimiento de una viscosidad cerca de 14 cSt para operar con el mínimo desgaste, pero si analizamos estos aceites a temperaturas del medio ambiente encontramos que son demasiado viscosos (figura 1).
Por lo tanto debemos escoger un aceite que llegue a esa viscosidad lo antes posible, ya que mientras el motor esta frío el aceite es demasiado viscoso para protegerlo del desgaste.

Un SAE 40 y un SAE 15W-40 tienen exactamente la misma viscosidad a 100 oC, solo que el SAE 15W-40 es un aceite de menos viscosidad que tiene polímeros para modificar su viscosidad en el calor y no permitir tanta perdida de viscosidad.
A 20oC el aceite SAE 40 tiene el doble de viscosidad que el SAE 15W-40. (600 cSt para el SAE 40 y 300 cSt para el SAE 15W-40) (ver figura 2).

Figura 2

El aceite SAE 40 a 20oC pasa de largo por el filtro, la válvula de alivio de presión abre cerca de los 3.5 k/cm2 y el aceite no bombea por el filtro y tarda más para llegar al eje de levas y otras piezas en la parte superior del motor. Este retardo de lubricación y la abrasión de toda la suciedad aumentan considerablemente el desgaste.
Usando un SAE 40, si miramos el manómetro que nos indica la presión veremos que al arrancar el motor esta es alta, pero no queremos mayor presión, buscamos mayor circulación o flujo de lubricante para llegar lo antes posible a las piezas en riesgo. El manómetro esta midiendo la presión del aceite que no puede pasar por los cojinetes.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas


lunes, 1 de octubre de 2007

Lo que nos cuentan los análisis de aceite

El Análisis de Aceite es una de las técnicas simples, que mayor información proporciona a las personas a cargo del Mantenimiento, con respecto a las condiciones de operación del equipo, sus niveles de contaminación, degradación y finalmente su desgaste y vida útil.
Es una poderosa herramienta de monitoreo de condición y contribuye a incrementar la confiabilidad de la maquinaria y equipo. Es no sólo una tecnología a usarse en el mantenimiento predictivo sino para la búsqueda de causas-raíz de falla y, con ello, una valiosa piedra angular del mantenimiento proactivo.
Con el análisis de aceite es posible aplicar técnicas de cambio del lubricante basado en su condición, con lo que se obtienen ahorros importantes.

Estructura Básica de los Lubricantes
La mayoría de los lubricantes son derivados de hidratos de carbono (hidrocarburos). Hay lubricantes basados en otras químicas, pero en general son para usos muy especializados, donde lubricantes comunes no se pueden usar.
Sea el tipo de lubricante que sea, siempre se empieza con la "base". La base se prepara con un proceso de refinado. El refinado es una especie de destilación de elementos componentes de la materia prima que son evaporados a distintas temperaturas y condensados en distintos receptáculos. A este lubricante básico se le agregan aditivos antioxidantes y anticorrosivos.
Estos aditivos son absolutamente necesarios en todos los lubricantes base para brindar resistencia a la corrosión a los metales con los que el lubricante va a estar en contacto y resistencia a la oxidación para el lubricante mismo. La oxidación es muy común entre los aceites. Todos los lubricantes base eventualmente se oxidan y se degradan. Los aditivos son importantísimos y esenciales para brindar durabilidad y consistencia a los lubricantes.
Una vez que el lubricante base ha sido combinado con los aditivos anti-óxido y anti-corrosión, cosa que se hace inmediatamente después de refinarse, se la agrega un segundo "paquete" de aditivos. Este paquete provee a cada lubricante sus características. Lo que es interesante saber es que la materia prima afecta la calidad final tanto como cada uno de los aditivos que integran la mezcla. Una materia prima de baja calidad se va a degradar mucho más rápido que un lubricante hecho con los mismos aditivos pero con una mejor materia prima. A su vez, una buena materia prima combinada con aditivos de baja calidad va a producir un lubricante que no posee todo su "potencial".

¿Que le pasa al aceite durante su uso?
El lubricante inmediatamente que entra en uso, empieza a experimentar cambios diversos: la viscosidad del aceite cambia, los aditivos inician a agotarse, las condiciones de alta temperatura, aire y humedad favorecen la oxidación del aceite, así como la presencia de partículas metálicas catalíticas, etc., etc.
La siguiente figura nos ayuda a entender el comportamiento del aceite durante su uso:

El contacto diario con las personas dedicadas a conducción y control de maquinas y motores nos dice que un buen número de empresas no utilizan el recurso de los análisis de aceite con la finalidad de bajar sus costos de mantenimiento de una forma sistemática y programada, sino que lo hacen de manera ocasional cuando el equipo presenta un funcionamiento anormal o cuando alguien por curiosidad quiere saber el estado del aceite.

Otras Empresas tienen establecidos Programas de Análisis de Aceite. La mayoría de ellas utiliza el laboratorio de su proveedor de lubricantes. En muchos de los casos los resultados del análisis, son recibidos semanas o meses después de la toma de la muestra y la información se vuelve irrelevante, ya que para ese momento, las condiciones del equipo ya son diferentes, en muchos casos el aceite ya fue cambiado y en otros el equipo ya falló y fue reparado.

Un Programa de Análisis de Aceite puede convertirse en un derroche innecesario de tiempo y recursos si no está bien establecido. En muchos de los casos, se convierten en programas de "puro nombre”.

Los departamentos de Mantenimiento conservan grandes cantidades de papel en archivos y expedientes, de reportes con los resultados de los análisis, recibidos fuera de tiempo (que en ocasiones no han sido revisados) y que contienen valiosa información esperando a ser analizada y explotando su potencial.

Tendríamos que hacer una mención especial sobre una de las causas de porque un programa de análisis de aceite no obtiene resultados óptimos y es la errónea interpretación de los resultados de los análisis.
El enfoque de la Industria hacia el análisis de aceite, ha sido por mucho tiempo el del Mantenimiento Predictivo - 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!!!.


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.
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 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 como hacer un viaje misterioso al micro-mundo de las 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. Entrénese y aprenda las técnicas de interpretación y descifrado de esas señales, para lograr no solamente descubrir la condición del lubricante, sino para algo muy importante que es la oportunidad de reducción de gastos de Mantenimiento y generación de beneficios.

Norberto Sánchez
norbertosanchez@repuestosbarcos.com

¿Queremos aumentar la vida útil de los motores de combustión interna?

Entonces¡¡¡¡

Pensemos en reducir la contaminación del aceite usado para lubricación

En algunas empresas la inversión en equipos con motores de combustión interna es apreciable, si nuestra función es mantenerlos tenemos que tratar de aumentar su vida útil cambiando la mentalidad tradicional que esta orientada al mantenimiento correctivo hacia una actitud de mantenimiento proactivo.
Para tener éxito tenemos que proteger los motores con sus filtros, refrigerantes, termostatos sin modificarlos para evitar en lo posible su destrucción por contaminantes.
La calidad de aceite básico, sus aditivos y la contaminación del aceite, son ítems críticos para la durabilidad del motor.
En este artículo me voy a referir a la contaminación por el medio ambiente, los hábitos tradicionales, y los problemas causados en el motor.

1) Contaminación con el aire de combustión
El problema principal para la vida útil del motor es la contaminación a través del aire que aspira para la combustión.
Por cada litro de combustible que consume el motor, hay que filtrar y consumir 15 litros de aire. Este aire tiene que ser libre de tierra, arenilla y polvo. Para filtrar el aire se requiere un filtro bien tupido con la máxima restricción posible sin reducir el flujo de aire al punto de reducir la potencia del motor. Cada día que el filtro esta colocado disminuye la habilidad de filtrar el aire hasta que llega al punto de restringir el flujo del mismo disminuyendo la potencia del motor.

Un estudio hecho en Southwest Research Laboratory en los EE.UU (que podemos ver en el grafico) muestra el desgaste directo en un motor cuando se aumenta polvillo al motor por la entrada de aire. Cuando se introduce polvillo (“Dust On”) se ve el aumento directo de desgaste de hierro (verde) y cromo (rojo), cuando corta la entrada (“Dust Off”) (como si cambiara el filtro de aire sin cambiar aceite) continúa subiendo el desgaste por lo que ya esta en el aceite pero a un paso menor. Cuando se aumenta otra vez el polvillo, vuelve a aumentar el desgaste inmediatamente. Entre mas acumulación de polvillo haya en el aceite, mayor será el incremento de desgaste.
La línea horizontal al comienzo de la prueba es el desgaste normal cuando el filtro está funcionando. Si eliminamos la contaminación esta línea se mantendría horizontal para proveer la vida útil que demostramos arriba en el primer análisis de aceite.






2) Contaminación con agua
El segundo contaminante que reduce la vida útil del motor es el agua. El daño causado al motor por el agua depende de varias condiciones de operación del motor.
El agua como producto residual de la combustión. Si el motor opera a una temperatura entre 80oC y 100oC. el agua de combustión se evaporará. Si el motor no llega a la temperatura normal, esta agua quedará en el aceite formando lodo y ácido sulfúrico (mezclándose con el azufre del combustible). También causará herrumbre en todas las piezas de hierro.
En el siguiente análisis de aceite podemos ver un motor con muy bajo desgaste. Podemos fijarnos que el desgaste total es 10 ppm de hierro (bloque, árbol de levas, etc.) y 2 ppm de plomo (cojinetes).


En el siguiente análisis podemos ver la herrumbre causado por el ingreso de agua. Aunque el agua evaporaba del aceite cuando el motor estaba caliente, los residuos de potasio y sodio quedaron en el aceite como indicadores de la contaminación. Se ve claramente el aumento del hierro y un incremento significativo en la corrosión de plomo de los cojinetes.



Esta entrada de agua puede ser por un problema en los diferentes sellos de las partes del motor que se evapora cuando calienta el motor, pero al contrario del agua de combustión, ésta agua lleva sodio y otros minerales dañinos. El sodio es corrosivo en el motor.

El agua también llega al motor por el combustible. Cuando llega con el combustible normalmente viene de la condensación en el tanque de almacenamiento. Esta agua es corrosiva y abrasiva para todo el sistema de combustible. Una vez que entra al motor se evapora si el motor tiene la temperatura de trabajo.

3) Contaminación del combustible
El combustible puede estar contaminado con petróleo crudo, kerosén, tierra, etc. Cada uno de estos contaminantes tiene un efecto diferente. Algunos contaminantes muy ácidos acaban rápidamente con el TBN del aceite. Otros, como el kerosén que puede venir en el diesel solamente reduce la potencia del motor, pero en general hará daño a la bomba de combustible, el filtro, la bomba de inyectores, los inyectores, y finalmente a los cilindros del motor.
Tenemos que evitar el paso de contaminantes al motor. Para esto necesitamos un buen filtro de combustible.

4) Contaminación del aceite durante el almacenamiento o en los suplementos del motor
Muchos de los problemas de contaminación del aceite empiezan con malas prácticas de manejo y almacenaje. El aceite que corresponde al motor se puede contaminar con otro tipo de aceites.
Es necesario diseñar un proceso almacenaje y manejo de los lubricantes que debería incluir métodos de optimizar los niveles de inventarios, etiquetado y fechado de lubricantes recibidos, lugar y condiciones de almacenaje, el tipo de equipo necesario para su medición y aplicación, etc.
Para que el proceso tenga efectividad y nos ayude evitar la contaminación todas las personas involucradas deben entender los problemas que produce mezclar los diferentes tipos de aceites, como por ejemplo, al usar el mismo medidor o balde para distintos aceites.

El uso de análisis de aceite usado es una buena base para mantenimiento proactivo basado en condiciones.
El primer paso para interpretar los resultados es compararlos con análisis anteriores del mismo motor y con análisis de equipos similares. Cada motor tiene componentes de diferentes metales. Los motores son de diferentes tamaños. Cuanta más superficie esta expuesta a la fricción, mayor es la posibilidad de desgaste. Cuanto más grande es el cárter, mas se diluye el contaminante, pero una cosa es clara, cuanto menos contaminantes, mas vida útil del motor.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas


domingo, 30 de septiembre de 2007

Conceptos sobre presión y caudal de aceite en un motor

Este es uno de los temas inevitables al hablar de lubricación en mantenimiento de maquinaria.
Es indudable que muchas de las personas que trabajan con distintos tipos de motores todavía asocian el concepto de buena lubricación con una alta presión de aceite reflejada en el manómetro de la unidad.

Preguntas!!!!

¿Es realmente perjudicial una baja presión para un motor Diesel?
¿Por qué no se preocupan por un exceso de presión?

Podemos imaginarnos un escenario con algunos interrogantes frecuentes cuando se produce una baja presión de aceite:

En un motor se usaba un aceite SAE 40 y se cambia por un SAE 15W-40

Por supuesto que ante este cambio la persona encargada de controlarlo se vuelve más celosa y "detallista" durante la operación de la maquina.
Nota una disminución de la presión de aceite, y esto le infunde el temor de que haya desgaste del motor y una falla mecánica prematura.

Él piensa: ¿será el aceite nuevo?

Vuelve a usar el SAE 40.
La presión aumenta.
Ahora se siente seguro con la alta presión medida, y sigue usando el aceite menos adecuado técnicamente.

¿Cómo le explicamos que esta observación es incorrecta?

En los pasos siguientes tratare de demostrar que:

1) Una menor presión de aceite no es necesariamente un mal síntoma; y de hecho es muy beneficiosa para cualquier motor Diesel que opere bajo condiciones normales.

2) La alta presión de aceite no es necesariamente un buen síntoma: es preocupante pues indica bloqueo de los conductos de lubricación o bien el uso de un lubricante muy viscoso, que fluye con dificultad, y no llega en las cantidades adecuadas a los puntos críticos del motor, sobre todo tras el arranque en frio.

Un esquema simplificado de lubricación de un motor

El aceite es "chupado" por la bomba a través de un filtro de malla de alambre y por el tubo de succión. Luego, la bomba fuerza al lubricante a través del enfriador de aceite y del filtro, para posteriormente distribuirlo a todo el motor por las galerías y conductos de alimentación. Así todas las partes móviles están continuamente lubricadas.
Generalmente se coloca el manómetro que mide la presión del sistema a la salida del filtro de aceite. Desde ese punto recibe la información el operador de la máquina.



REFERENCIAS:
0) Filtro de Malla (Chupador)
1) Cárter
2) Bomba de Aceite
3) Válvula de Alivio de la presión de aceite (by-pass)
4) Enfriador de Aceite
5) Válvula de alivio del filtro
6) Filtro de Aceite
7) Manómetro de presión de aceite
8) Cigüeñal
9) Galería Principal de Aceite
10) Pistones
11) Árbol de Levas
12) Toberas de lubricación de levas taqués
13) Turbo Compresor
14) Eje de balancín (Flauta)
15) Conductos de Aceite (para14)
16) Compresor de Aire
17) Conducto de Aceite (Para 11)
18) Bomba de inyección

Como se Origina la Presión del Aceite.

La presión es causada por la resistencia del aceite a fluir (viscosidad) bajo el efecto de empuje de la bomba. Por consiguiente, cuando se tienen venas de lubricación amplias y una aceite de baja viscosidad, el flujo es más rápido y la presión es menor, lo que es una condición deseable para minimizar el desgaste. Por otro lado, bajo las mismas condiciones de bombeo, con venas de lubricación estrechas (por diseño o por que estén bloqueadas), y un aceite de alta viscosidad, el flujo de aceite será más lento y la presión más alta, lo que resulta en una lubricación menos eficiente.
Por lo anterior, un buen aceite es aquel que tiene la viscosidad adecuada para proporcionar una adecuada lubricación hidrodinámica entre las superficies que se encuentran en movimiento proveyendo alimentación continua de un lubricante
a todas las partes del motor.
En un caso extremo, un aceite muy viscoso nunca lubricaría adecuadamente las partes críticas del motor, y como consecuencia un desgaste excesivo, perdida de potencia y mayores costos de mantenimiento.

El diseño de bomba más comúnmente usado es el de engranajes, que "transporta" la misma cantidad de aceite por cada vuelta que gira (por ello se la clasifica en la jerga técnica como de "desplazamiento positivo")

Veamos un esquema:


Es innegable la similitud del circuito de lubricación con el sistema circulatorio sanguíneo de nuestro mismo cuerpo (la bomba "es" el corazón, el filtro los riñones, etc.)
La pregunta que cabe hacerse entonces es: si para el cuerpo humano una alta presión representa un riesgo coronario, probabilidad de fallo cerebral, malestar general... ¿por qué deseamos para nuestro motor una alta presión?

Ahora es tiempo de plantear que el criterio fundamental para una buena lubricación en cualquier motor es Caudal de Aceite y NO Presión de Aceite.

Interpretación de la presión de aceite
Arranque en Frío
Cuando un motor arranca, todo el aceite se encuentra en el cárter y la presión es cero. La bomba no puede empezar a suministrar aceite o generar presión hasta que chupe el aceite frío del cárter a través del tubo de succión: la lubricación en frío es favorecida si se tiene un tubo de succión corto y amplio; y un aceite con buenas propiedades de flujo en frío tal como un aceite multigrado.
Cuando el aceite llega a la bomba, es forzado a pasar a través del filtro y luego por todo el motor. Sin embargo debido a que el aceite está todavía frío y las galerías de lubricación son estrechas, la circulación se hace lenta y por lo tanto la bomba desarrolla una alta presión. El manómetro registra un dramático incremento de la misma, se abre la válvula de alivio (by-pass) de la bomba, con lo que se reduce el caudal efectivo para el circuito de aceite.
Ni bien el aceite circulante se calienta, fluye más rápidamente y la presión baja a un nivel estable. Recién en este punto el motor está correctamente lubricado. Hasta este momento, el desgaste es elevado, debido al poco caudal de aceite que llega a las partes del motor más solicitadas. Bajo condiciones de arranque en frío, un buen aceite es aquél con el que se obtiene presión estable lo más rápido posible; y el aceite multigrado precisamente nace para este fin. Los aceites semisintéticos SAE 10W-40 y sintéticos SAE 5W-40 mejoran aún más este funcionamiento, con lo cual protegen a los motores más allá de las expectativas de los fabricantes.
Debe tenerse en cuenta que arranque en frío no significa sólo temperaturas bajo cero, el arranque a 20ºC también implica un desgaste acelerado (a esa temperatura un SAE 40 tiene unos 600 cSt de viscosidad, mientras que un multigrado SAE 15W-40 solo tiene 300 cSt, con lo que su velocidad de circulación es del orden del doble que la del monogrado).

Veamos el proceso Gráficamente


Nota: Este estudio se realizó en un motor Diesel ligero, con una temperatura de aceite de 60 ºC

Se representa en ordenadas la presión manométrica de distintos aceites, y en abscisas el caudal de aceite enviado por la bomba, en este caso en mililitros por minuto.
A medida que elevamos las vueltas del motor desde ralentí hasta 4000 rpm, se ve que la presión va en aumento para todos los aceites o sea el usuario ve un aumento en el indicador de la presión. Pero es totalmente distinto el comportamiento de un aceite SAE 40 vs. un aceite SAE 15W40. De hecho el usuario notará (según el estado del motor) que al pasar a usar un aceite SAE 15W-40, una merma de presión: en el gráfico se ve que a 4000 rpm hay una presión menor en unos 0,5 Kgr/cm2.

Pero recordemos el concepto fundamental:

Lo importante es el caudal de aceite y no la presión!

En el gráfico se refleja que a 4000 rpm el SAE 15W-40 tiene a su favor un aumento de 23 % en el caudal!!! O sea hay más aceite circulando por el motor ; y esto implica mayor protección frente al desgaste y un mejor enfriamiento de todas las partes del motor, en especial el interior de los pistones.
También queremos hablar aquí de los multigrados menos adecuados como los SAE 20W50, los cuales, como se ve en gráfico, se comportan en forma similar a un aceite monogrado SAE 40: por ello en climas templados el SAE 15W-40 es el mineral recomendado por todos los fabricantes de motores.

Bajo condiciones normales de operación, la presión de aceite debe ser estable y cualquier gran incremento o disminución de presión debe ser investigado por posibles fallas mecánicas

Causas Probables de Baja Presión en el circuito de Aceite

Bajo nivel de Aceite.

El aceite no llega hasta la bomba en el momento del arranque, en tiempo muy frío.

Bomba lenta para suministrar suficiente aceite.

Bomba desgastada.

Válvula de "by pass" trabada en posición "Abierta".

Resorte de la Válvula de "by-pass" flojo o roto.

Cojinetes desgastados. El aceite fluye a través de huelgos más amplios.

Contaminación con combustible.

Reducción de la viscosidad del aceite.

Elevación del nivel de aceite en el cárter.

Cárter sobrecalentado. (baja la viscosidad del aceite).

Causas Probables de Alta Presión en el circuito de Aceite

Arranque en frío por debajo de la temperatura recomendada para ese grado SAE. La presión permanece muy alta luego del arranque en frío por bastante
tiempo.

Válvula de "by-pass" de la bomba trabada en posición cerrada (por depósitos, etc), o mal ajustada en una reparación.

Aceite muy viscoso debido al hollín (efecto más crítico en los motores modernos con inyección retardada / control electrónico).

Aceite muy viscoso debido a oxidación/degradación por recalentamiento.

Selección de un aceite con viscosidad demasiado alta.

Filtro de aceite tapado. La válvula de “by-pass” permite el paso de aceite sin filtrar

Depósitos en los conductos de lubricación que reducen el pasaje efectivo (Esto se produce p.ej. después de cierto tiempo de uso con la válvula de "by-pass" del filtro abierta).

Aceite demasiado frío durante todo el funcionamiento del motor.

RESUMEN

1) La persona encargada del manejo del motor siempre está alerta frente a la baja presión, pero de hecho cualquier desviación por muy baja o alta comparada con la normal debe ser investigada (los cuadros anteriores son una buena guía).

2) Alta presión significa que el trabajo de la bomba para enviar la misma cantidad de lubricante a las piezas críticas del motor es mayor. Indica además una pérdida de potencia mecánica, que debe minimizarse (se desperdicia energía "empujando" a un fluido con demasiada fricción interna).

3) Alta presión de aceite no indica buena lubricación, de hecho es lo contrario.

4) Baja presión de aceite, dentro de los límites establecidos por el fabricante, significa que el lubricante está circulando rápidamente por todo el motor: esta es una condición óptima para reducir el desgaste y prolongar así la vida del motor.

5) Debe recordarse que la presión indicada por el manómetro no tiene relación alguna con la presión máxima de la película lubricante entre partes críticas.
La presión del manómetro sólo representa el esfuerzo que está realizando la bomba para hacer circular al lubricante, es decir, alimentar a cada parte del motor. Luego cada sistema debe estar diseñado para formar su propia película lubricante (que depende de cada temperatura local, velocidades relativas, juegos entre piezas, etc.).

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas


Evolución de los sistemas de inyección en motores diesel de automóviles. Common rail

Las crecientes exigencias en los motores diesel respecto al incremento de prestaciones, reducción de ruido, disminución del nivel de contaminación y reducción de consumo llevaron a los fabricantes de automóviles a diseñar sistemas cada vez mas sofisticados y eficaces
En 1986 se fabrico el primer automóvil diesel de inyección directa del mundo, el Croma TDI. de Fiat Este fue el primer paso hacia este tipo de motores diesel que tenían una mayor eficacia de combustión y podían garantizar mayores prestaciones y menores consumos simultáneamente. Quedaba un problema: el ruido excesivo del propulsor a bajos regímenes de giro.
Para tratar de resolver este problema comienza el estudio de un sistema de inyección directa más evolucionado, capaz de reducir radicalmente los inconvenientes del excesivo ruido de combustión.

Evolución de los sistemas
El sistema clásico de alimentación de los motores diesel ligeros habian sido las bombas lineales (bosch y cav) que fueron adaptaciones de los vehículos pesados a los semi pedos y de estos a los automóviles. Posteriormente se introducen las bombas rotativas de émbolos radiales (tipo dpa dpc dps) y de embolo axial (tipo ve) que permiten aumentar el numero de rpm del motor haciéndolo mas ágil y aumentando sus prestaciones.
Hoy, las bombas lineales o rotativas han sido ampliamente superadas en potencia, consumos y emisiones contaminantes por los sistemas empleados en la actualidad, que adoptan rotativas de gestión totalmente electrónica. Recientemente, para mejorar las prestaciones de estas bombas y con el imperativo de ajustarse a la normativa medioambiental, se han desarrollado una serie de mecanismos de control electrónico adaptados que gestionan su control de forma cada vez mas eficiente: control electrónico de avance a la inyección, de caudal de inyección o ambos al mismo tiempo. También se han desarrollado bombas capaces de suministrar presiones de inyección mas elevada y diferentes sistemas que combinan todas estas posibilidades.
Regresemos a los primeros años de desarrollo que evoluciono en la que hoy conocemos como sistema common rail.
Después de diferentes análisis, los técnicos encontraron que los diferentes sistemas de inyección no permitían gestionar la presión de inyección de modo independiente respecto al número de revoluciones y a la carga del motor, ni permitían la preinyección. Esta búsqueda llevará algunos años más tarde a sistemas de control totalmente elctronicos. El primero fue el Unijet, alcanzando mientras tanto otras ventajas importantes en materia de rendimiento y consumo.
El principio teórico de common rail como idea era simple, nació del trabajo de los investigadores de la Universidad de Zurich y nunca aplicado anteriormente en un automóvil. Con la introducción de gasoil en el interior de un depósito, se genera presión dentro del mismo depósito, que se convierte en acumulador hidráulico ("rail"), es decir, una reserva de combustible a presión disponible rápidamente.
Hablar de common-rail es hablar de Fiat ya que esta marca es la primera en aplicar este sistema de alimentación en los motores diesel de inyección directa.
Unas de las piezas mas características que diferencian este sistemas de inyección con el resto es el rail (del cual recibe su nombre) en el que se encuentra el combustible a alta presión para abastecer a los inyectores, asegurando el mantenimiento con toda esa presión.

El sistema ofrece una serie de ventajas con respecto a los sistemas de alimentación tradicionales, que se traduce en una mayor potencia especifica, un menor consumo y menor emisión de gases contaminantes; además, los motores resultan menos ruidosos.
En 1990, comenzaba la prefabricación del Unijet, el sistema desarrollado por Magneti Marelli, sobre el principio del "Common Rail". Una fase que concluía en 1994, cuando Fiat decidio unirse en este proyecto a Robert Bosch, máxima competencia en el campo de los sistemas de inyección para motores diesel, para la parte final del trabajo, es decir, la conclusión del desarrollo y la industrialización.
En 1997, llegó al mercado otro automóvil de récord: el Alfa 156 JTD equipado con un revolucionario turbodiesel que aseguraba resultados impensables hasta ese momento. Los automóviles equipados con este motor son increíblemente silenciosos, tienen una respuesta tan brillante como la de los propulsores de gasolina y muestran, respecto a un motor de precámara análogo, una mejora media de las prestaciones del 12%, además de una reducción de los consumos del 15%.
En los motores de tipo "Common Rail" (Unijet) se divide la inyección en dos fases una preinyección, o inyección piloto, que eleva la temperatura y la presión en el cilindro antes de hacer la inyección principal para permitir así una combustión más gradual, y resultando un motor más silencioso.
A partir de este sistema se desarrolla el sistema Multijet, que aprovecha el control electrónico de los inyectores para efectuar, durante cada ciclo del motor, un número mayor de inyecciones respecto a las dos del Unijet.
De este modo, la cantidad de gasóleo quemada en el interior del cilindro sigue siendo la misma, pero se reparte en más partes; de esta manera, se obtiene una combustión más gradual.
El sistema se basa en las características del diseño de la centralita de control y de los inyectores que permiten realizar una serie de inyecciones muy próximas entre sí, lo que asegura un control más preciso de las presiones y de las temperaturas desarrolladas en la cámara de combustión y un mayor aprovechamiento del aire introducido en los cilindros.

Entre sus principales ventajas podríamos destacar:

Aumento de la capacidad de respuesta, debido a la rapidez de adaptación del sistema.

Reducción del consumo, por la precisión en el dosificado.

El sistema reduce el ruido del motor, gracias a su facilidad y rapidez para controlar la apertura y cierre del inyector y a la posibilidad de realizar varias inyecciones por ciclo de trabajo del pistón. Ello permite realizar una pre-inyección (que disminuye la violencia de la explosión y mejora la combustión principal), una inyección principal y una post-inyección.

Además, ofrece una alta presión, disponible desde regimenes bajos o carga parcial. El sistema es capaz de suministrar presiones cercanas a los 1.400 bares de presión de inyección, frente al tope de los sistemas tradicionales, que en la mayoría de los casos rondaba en 130 bares, y en pocas ocasiones alcanzaba los 300 bares

La dosificación es mas exacta, ya que controla el caudal de inyección con gran precisión, gracias a la unidad de control, basada en los parámetros de ese motor y la información de un gran numero de sensores que informan continuamente de las condiciones de funcionamiento que pueden influir en la dosificación del caudal.

El control de las emisiones de Hollín, CO (monóxido de carbono), HC (hidrocarburos) y NOx (óxidos de nitrogeno) se consigue con la pulverización muy fina, obtenida gracias a la presión de funcionamiento (HC), su dosificación muy ajustada (CO), un exceso de aire entre un 10 y un 40 % (Hollín) y una inyección retardada o post-inyección, con un sistema de adicional de recirculación de gases de escape que limitan las temperaturas excesivas (NOx).

Las técnicas de fabricación de las piezas, como el diseño de la cabeza del pistón, la disposición y el numero de válvulas y la disposición del inyector (disposición, numero, tamaño y disposición de los orificios) y colectores, contribuyen a la optimización del sistema.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Barcos con “etiqueta verde”

La compañía Wallenius Wilbelmsen Logistics (WWL) líder mundial en el transporte marítimo de automóviles ha incorporado a su flota en el 2006 el Aida, un buque del tipo PCTC (Pure Car TRC Carriers) con capacidad para transportar 6.700 coches y que incorpora importantes novedades en lo relativo al comportamiento medioambiental que permiten caracterizarlo como un “buque verde”
El Aida está propulsado por un motor B&W 7S6OMC-C, de 15.800 KW, que acciona una hélice de cinco palas de paso fijo y 6,6 metros de diámetro, que permite al buque alcanzar una velocidad en servicio de 20,4 nudos al 80% e la PMC.
Dispone de un generador de cola de 1.000 KW y un par de grupos auxiliares propulsados por motores B&W 8L21/31 con un potencia unitaria de 1.650 KW.
La naviera fue una de las primeras en utilizar en sus buques combustibles con bajo contenido de azufre. Los motores de los buques de su flota utilizan combustibles de menos de 1,5% de azufre.
La preocupación actual es también conseguir la mayor reducción posible de emisiones de NOx(oxidos de nitrogeno). El motor elegido para este buque, en su última versión está optimizado para una baja producción de NOx, lo que da lugar a una reducción del 15% sobre los mejores valores hasta ahora alcanzados.
Esto se ha conseguido mediante la incorporación de un tipo especial de válvulas que reducen la producción de NOx hasta los 12-13 g/kWh, cifra por debajo de los 17 g/kWh estipulados en la actual normativa MARPOL.
Según indica B&M, el siguiente paso será la incorporación a el motor de un sistema denominado SAM, Scavenge Air Moisturisation (humidificacion del aire de barrido) que permite inyectar agua dulce en el flujo de aire de combustión, que permitiría reducir aun las emisiones de NOx en un 30-40%.

Con referencia a los productos oleaginosos en el agua de sentina, se ha instalado un sistema Marinfloc que es un sistema de limpieza por floculación que permite reducir el contenido de aceite en agua a 5 ppm, lo que contrasta con las 15 ppm que exige la normativa MARPOL vigente. La floculación es un proceso quimico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutina las sustancias coloidales presentes en el agua , facilitando de esta forma su decantacion y posterior remoción.
En línea con esta preocupación por los aspectos medioambientales, se ha reducido también el uso de productos químicos a bordo.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Mantenimiento de máquinas eléctricas rotativas

En un entorno de alta competitividad, pensar y aplicar la estrategia de mantenimiento adecuada es imprescindible para lograr la mayor disponibilidad y fiabilidad al menor costo posible.
En el pasado, los programas de mantenimiento apenas existían o simplemente se intervenía cuando la avería había sucedido. Esta estrategia se conoce como Mantenimiento Correctivo. Al aplicarla, los costos de reparación son muy elevados, y la extensa paralización durante la reparación de avería aumentan aún más las pérdidas.
Con el fin de paliar estos elevados costos, se desarrolló el denominado Mantenimiento Preventivo.
Este se basa en criterios estadísticos de funcionalidad y disponibilidad, programando las revisiones de acuerdo con los estudios. Esta estrategia es más costosa que la anterior, al introducir las revisiones programadas. También, reduce las paralizaciones imprevistas pero no consigue eliminar las averías catastróficas, las cuales continúan produciéndose antes de la revisión o por defecto en los múltiples montajes.
El Mantenimiento Predictivo o mantenimiento basado en la Condición, se fundamenta en la intervención de la máquina sólo cuando es estrictamente necesario. Con anterioridad a cualquier avería se presentan indicios que permiten realizar un diagnostico sobre el estado del equipo.
Para ello, se evalúa periódicamente el estado de la máquina, y se actúa en consecuencia.

¿Por qué Predictivo antes que Preventivo?

1) Ejecución sin interrumpir el funcionamiento normal
2) Mejora del control de fiabilidad de los elementos
3) Mejora de la gestión de stocks
4) Reduce las paralizaciones
5) Mejora el conocimiento sobre el funcionamiento
6) Reduce fallos por intervenciones defectuosas
7) Difícil determinar estadísticamente la vida útil antes del fallo

Todo esto se traduce en un incremento de la disponibilidad y la fiabilidad de la máquina, con pleno conocimiento de su estado, y en una reducción de costes por actividades innecesarias.

Para diagnosticar el estado global de la máquina eléctrica rotativa y dependiendo de las características de la misma se pueden emplear técnicas off-line o on-line, además de las técnicas convencionales como Resistencia al aislamiento o Rigidez dieléctrica.
Todos estos ensayos, de nada servirían sin un correcto análisis de los resultados para emitir un diagnostico fiable, y cuando estos indiquen la necesidad de una intervención, es de vital importancia, hacerlo en forma rápida.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

¿Por qué se producen las fallas en las máquinas?

Saber cuándo va a fallar una pieza de equipo (mantenimiento predictivo) es mucho más difícil que hacerla durar más tiempo (mantenimiento proactivo). Incluso, aún más difícil es hacer el análisis de causa–raíz (ACR), que se realiza como una autopsia, postmortem.
No obstante, los profesionales en la fiabilidad enfatizan cada vez más la importancia de realizar ACR’s después de que ocurre cualquier falla en un equipo.
Por extraño que parezca, es más productivo estudiar las fallas que los éxitos. Al estudiar las fallas aprendemos lecciones reveladoras sobre cómo desarrollar una estrategia de mantenimiento predictivo y proactivo.El análisis de la causa–raíz de una falla es un proceso mediante el cual se trabaja hacia atrás, a través de una secuencia de eventos o pasos que llevaron a una falla funcional de la máquina.
Este proceso se denomina generalmente como ‘los por qués’.

El objetivo del primer ‘por qué’ es revelar la causa obvia y más inmediata, que en ocasiones se conoce como la causa directa. Es el sospechoso a quien se culpa primero y con mayor frecuencia de la falla. Sin embargo, al continuar con los por qué, pronto podemos encontrar otras causas ocultas que contribuyen a que se produzca la misma. Después del análisis y con algo de suerte, el interrogatorio le llevará a la causa–raíz. Pero hay que considerar que puede haber varias.
Si usted es un patólogo forense bien capacitado, puede ser bueno en determinar si un sujeto murió por envenenamiento o por causas naturales realmente. Para el resto de nosotros, simples mortales que no hacemos autopsias como medio de subsistencia, determinar la causa de la muerte puede ser prácticamente una misión imposible.
Muchas de las fallas en las máquinas y en los lubricantes pueden ser igualmente complejas, tanto como para confundir al investigador más sofisticado de estas fallas. Tendríamos que pensar como un patólogo forense de maquinaria y para tener éxito se necesita no sólo el conocimiento para identificar todas las posibles causas raíz, también contar con la agudeza para eliminar los que no se deben considerar.

Algunas situaciones se ilustran mejor con un ejemplo:
Un rodamiento falló en el tren del generador de la turbina debido a la falta de lubricante (causa directa) en los depósitos, lo que tapó los orificios a través de los cuales fluye el aceite. En un estudio postmortem el laboratorio de análisis del aceite encontró que el lubricante se había oxidado, lo que dio como resultado la formación de residuos. Se culpó al proveedor del lubricante por entregar supuestamente un producto defectuoso o de mala calidad. La secuencia de los eventos se analiza a continuación en la siguiente lista.

1. Al reaccionar a una decisión del director general de la compañía respecto de mejorar rápidamente el rendimiento financiero, la gerencia de la planta tomó una serie de medidas para reducir costos, entre ellas la compra de aceite para turbina de grado económico y los filtros correspondientes. Además, el análisis del aceite se extendió a muestras semestrales en lugar de mensuales. La compañía también suspendió toda la capacitación al personal de mantenimiento.
2. Estos filtros más baratos generaron que se acumulara una mayor cantidad de partículas ambientales en el sistema de circulación de aceite.
3. El desgaste, causado por el aceite sucio, produjo a su vez una concentración mayor de partículas metálicas. La deficiente captura de partículas de los filtros permitió que algunas pasaran desapercibidas, lo que causó aún más desgaste.
4. La contaminación por las partículas generó daños en los sellos y fugas, permitiendo el ingreso de vapor que posteriormente se emulsionó en el aceite. Esta emulsión se vio incrementada por la presencia de partículas en el aceite (agentes emulsores polares).
5. La combinación de agua emulsionada y la contaminación por partículas debilitó las propiedades de liberación de aire del aceite, dando lugar a una relación cada vez mayor de aire/aceite. El aire atrapado redujo las propiedades de transferencia de calor (enfriamiento), así como la eficiencia de la velocidad de flujo de las bombas de aceite, entre otros muchos problemas.
6. Un aceite barato para turbina tiene una vida de oxidación mucho más reducida que los lubricantes de primera calidad, debido al aceite base y a los aditivos seleccionados para la formulación. Los efectos catalíticos de la contaminación del agua y las partículas de metal reducen aún más la vida de servicio oxidante (agotamiento del aditivo oxidante y oxidación del aceite base). El aire atrapado que porta oxígeno y el incremento en el calor aumentaron aún más el problema.
7. Las condiciones que promovieron la oxidación del aceite pasaron desapercibidas para el personal de mantenimiento y operación debido a la falta de capacitación y la poca frecuencia del análisis del aceite.
8. En poco tiempo, los productos insolubles de la oxidación se empezaron a acumular dejando barniz y depósitos en las superficies críticas de la máquina, incluyendo orificios, ranuras y cuellos dentro de los rodamientos.
9. A la larga, el flujo de aceite dentro de los rodamientos se vio restringido causando limitación en la lubricación, mayor fricción e incremento en el calor. El barniz complicó el problema al aislar las superficies de rodamiento y evitar una transferencia eficiente del calor.
10. La elevada temperatura del aceite combinada con el aire atrapado, las partículas de metal y el agua emulsionada, aceleraron la velocidad de oxidación del aceite y la formación de depósitos. La falta de capacitación y de análisis del aceite permitieron que la inminente falla del rodamiento pasara desapercibida.
11. Con un hilito de flujo ahora llegando a los rodamientos, se afectó la película de aceite hidrodinámico y el rodamiento falló por completo.
Conclusión: Es de sabios preguntar el por qué

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Propiedades necesarias de un lubricante y el rol de los aditivos

Los aceites utilizados en la lubricación de maquinas o motores generalmente son formulados con mezclas de aceites básicos y aditivos, todos los cuales, en conjunto, imparten propiedades de reducción de desgaste y de la fricción.
La estabilidad de los lubricantes es afectada por el ambiente en el cual opera. Tales factores como la temperatura, potencial de oxidación y contaminación con agua, combustible no quemado, o ácidos corrosivos, limitan la vida útil del lubricante. Esta es el área donde los aditivos han hecho su mayor contribución en la mejora de las características del comportamiento y en extender la vida útil de los lubricantes.
Los aditivos se pueden clasificar como materiales que imparten nuevas propiedades o mejoran las existentes del lubricante base dentro de los cuales se incorporan.
Algunas de las propiedades necesarias más importantes para un desempeño satisfactorio de un lubricante son:
1. Baja volatilidad bajo condiciones de operación. Las características de volatilidad son inherentes a la elección del aceite de base para un tipo particular de servicio, y no pueden ser mejoradas por el uso de aditivos.
2. Características de flujo satisfactorias en el rango de temperatura a usar. Estas características dependen grandemente de la elección del aceite de base; sin embargo se pueden mejorar mediante el uso de depresores del punto de escurrimiento y modificadores de viscosidad. Los primeros mejoran las características de fluencia a bajas temperaturas, mientras que los últimos lo hacen con la viscosidad a alta temperatura.
3. Estabilidad superior o habilidad para mantener características deseables por un período razonable de uso. Mientras estas características dependen en un mayor grado del aceite de base, se asocian primordialmente con el agregado de aditivos, que mejoran las propiedades del aceite de base en esta área.
4. Compatibilidad con otros materiales del sistema. La compatibilidad de los lubricantes con sellos, rodamientos, embragues, etc., puede ser también parcialmente asociada con el aceite de base. Sin embargo, los aditivos químicos pueden tener una mayor influencia en tales características.

Tipos de aditivos para lubricantes

Detergentes (Dispersantes Metálicos)
Dispersantes libres de cenizas
Inhibidores de oxidación y corrosión de rodamientos
Antioxidantes
Modificadores de Viscosidad
Aditivos antidesgaste
Depresores del punto de escurrimiento

Detergentes
Aunque estos compuestos se llaman comúnmente detergentes, su función parece ser la de dispersar la materia particulada, antes que la limpieza de la suciedad.
Por lo tanto, es más apropiado categorizarlos como dispersantes.

Dispersantes
Un gran desarrollo en el campo de los aditivos fue el descubrimiento de los dispersantes sin cenizas. Estos materiales se pueden categorizar en dos grandes tipos: dispersantes poliméricos de alto peso molecular usados para formular aceites multigrado y aditivos de bajo peso molecular que se usan cuando no es necesaria una modificación de la viscosidad. Estos aditivos son mucho más efectivos que los tipos metálicos para controlar los depósitos de barros y barnices que resultan de una operación intermitente a baja temperatura de motores de gasolina.
Las causas mas comunes de pérdida de la dispersancia en el aceite de motor pueden ser:
Contaminación con líquido refrigerante
Cambio de aceite sobre-extendido
Contaminación por agua
Fuga de gases de combustión
Largos tiempos sin uso

Inhibidores de Oxidación y Corrosión
En aceites lubricantes, la reacción química que típicamente causa la degradación del básico y de los aditivos es la oxidación.
La presencia de contaminantes tales como el agua y ciertas partículas metálicas (de cobre, por ejemplo) en el aceite, pueden acelerar considerablemente el proceso de oxidación.
Otra causa de la aceleración de la oxidación es el aumento de temperatura de trabajo del aceite. La vida de un lubricante se reduce a la mitad por cada 10 °C de incremento en la temperatura. Este concepto se basa en la Regla de Tasa de Arrhenius, nombrada así en honor al químico suizo del siglo XIX Svante Arrhenius
Si ponemos como ejemplo la descomposición de los alimentos que es una reacción química similar a la oxidación del aceite y nos preguntamos ¿Por qué un refrigerador retarda la descomposición de los alimentos?. A temperatura ambiente, 25 °C, los alimentos se descomponen a una tasa 142 veces más rápida que a -15 °C. En otras palabras, en los alimentos, la velocidad de reacción en un congelador es mucho más lenta que a la temperatura ambiente.
La función de un inhibidor de oxidación es prevenir el deterioro del lubricante, asociado con el ataque del oxígeno. Estos inhibidores destruyen los radicales libres (rompedores de cadena) o interactúan con los peróxidos involucrados en el mecanismo de oxidación.
La corrosión de los metales de los cojinetes se considera generalmente que se debe principalmente a la reacción de los ácidos con los óxidos de los metales de los cojinetes. Durante la operación del motor, estos ácidos se originan por productos de la combustión incompleta del combustible, o por la oxidación del lubricante. Los inhibidores de oxidación pueden reducir esta tendencia significativamente.
Los detergentes pueden reducir la corrosión de los cojinetes neutralizando los ácidos corrosivos. Otros inhibidores no sólo inhiben la oxidación sino que forman una capa protectora sobre la superficie de los cojinetes, haciéndoles impenetrables al ataque de los ácidos.

Aditivos Antidesgaste
El desgaste es la pérdida de metal con el subsiguiente cambio en la luz entre las superficies móviles. Si continúa, resultará en un mal funcionamiento del equipo. Entre los principales factores causantes de desgaste son el contacto metal - metal, presencia de abrasivos, y ataque de ácidos corrosivos.
El contacto metal - metal puede ser prevenido adicionando compuestos formadores de capas que protejan la superficie, bien por absorción física o por reacción química.
El desgaste por abrasión se puede prevenir por la remoción de las partículas por filtración del aire que entra al motor, y del aceite.
El desgaste por corrosión resulta principalmente de los compuestos ácidos formados por la combustión. Este tipo de desgaste se puede prevenir usando aditivos alcalinos.
El desgaste por abrasión se puede prevenir por la remoción de las partículas por filtración del aire que entra al motor, y del aceite.
También la contaminación con agua, combinado con una alta temperatura de operación (por arriba de los 60°C), reacciona y destruye los aditivos antidesgaste conteniendo Zinc. Por ejemplo el Ditiofosfato de Zinc (ZDDP) es un lubricante de película límite que reduce el desgaste en bombas de alta presión, engranes y rodamientos. Cuando este aditivo se agota, el desgaste abrasivo se acelera rápidamente. Esto se presentará como fallas prematuras de componentes, resultantes de la fatiga del metal y otros mecanismos de desgaste.

Modificadores de Viscosidad
Los modificadores de viscosidad, o mejoradores del índice de viscosidad, como fueron conocidos en principio, comprenden una clase de materiales que mejoran las características de viscosidad/temperatura del lubricante. Esta modificación de las propiedades de los aceites base resultan en un incremento de la viscosidad a todas las temperaturas. El incremento en la viscosidad es más pronunciado a altas temperaturas, lo cual mejora sensiblemente el índice de viscosidad del lubricante.

Depresores del Punto de Fluencia
Los depresores del punto de fluencia previenen la congelación del aceite a bajas temperaturas. Este fenómeno se asocia con la cristalización de las ceras de parafina que están presentes en las fracciones de aceite mineral. Para lograr bajos puntos de fluencia, las refinerías eliminan los constituyentes que contienen ceras, los cuales solidifican a temperaturas relativamente altas, mediante un proceso conocido como "descerado". El descerado completo podría reducir el rendimiento del aceite a un nivel no económico. Por lo tanto el proceso de descerado se suplementa usando aditivos que bajan el punto de fluencia del aceite.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

sábado, 29 de septiembre de 2007

En Mantenimiento, Controlar pequeñas cosas para obtener Grandes resultados

El gran concepto del mantenimiento de máquinas sería que para obtener buenos resultado se requiere de complicados instrumentos, soft para ordenadores, un programa de mantenimiento predictivo o una ruta de lubricación.
Aunque comparto estos conceptos y trato de usarlos siempre que me es posible trato también de aplicar en la práctica otro concepto que me parece muy útil. El de las inspecciones frecuentes, rápidas y exhaustivas utilizando técnicas de monitoreo de condición basadas en los sentidos (En vez de las basadas en instrumentos).
Para aplicar lo anterior tenemos que aprender cómo los lubricantes y las máquinas revelan sus problemas.
A diferencia de las personas, que tienen habilidades orales, las máquinas utilizan otro tipo de señal para comunicar qué les duele o qué ha invadido su sistema.
Reconocer las "señales" o síntomas que la máquina transmite es una habilidad requerida para quienes trabajan con ellas y son responsables de su cuidado y mantenimiento. Esto requiere entrenamiento, práctica y motivación.

A continuación te presento una lista de tareas comunes de inspección relacionadas con la lubricación.
1. Temperatura. Usa el tacto, medidores y/o pistolas de temperatura para inspeccionar condiciones de operación de alta temperatura general o localizada. Además de la gran cantidad de explicaciones mecánicas, los aumentos de temperatura también pueden ser causados por el lubricante incorrecto, lubricante degradado, lubricante contaminado, aireación, barniz, etc.
2. Volumen de Aceite. Usa indicadores de nivel, mirillas, varillas de nivel, o puertos/orificios de inspección. Una leve variación en el nivel de aceite (hacia arriba o hacia abajo) puede ser una señal de alarma crítica.
3. Presión. Usa manómetros para medir la presión en múltiples puntos según sea necesario. La temperatura, viscosidad, restricciones de flujo y aireación están entre las principales causas de cambios de presión.
4. Filtros. Examina el indicador de variación de presión (delta-P) y el indicador de derivación (bypass) para confirmar que el filtro esté en condiciones de servicio. Cuando el filtro se obstruye prematuramente, por lo general hay una razón importante.
5. Mirillas de Sedimentos y Agua. Toma muestras del fondo o examina el visor de sedimentos y agua para localizar acumulación anormal de lodo, partículas de desgaste, agua libre, biomasa y otros contaminantes.
6. Ventilación. Confirma la condición de servicio de los respiradores e inspecciona por presencia anormal de gases, vapores y humos.
7. Claro y Brillante. Toma muestras o inspecciona las mirillas y botellas de lubricadores para revisar el color del aceite, claridad, insolubles, suspensiones, aireación/espuma, emulsiones, suciedad, etc.
8. Fugas. Usa una luz potente para inspeccionar sellos de ejes, empaques, sellos actuadores, accesorios, uniones, mangueras, etc. Fugas repentinas en múltiples puntos frecuentemente son causadas por un cambio en la caudal del lubricante.
9. Superficie del Fluido y Espacio Superior. Inspecciona escotillas para localizar presencia de espuma, barniz, lodo, marcas en el contorno del depósito, corrosión y batido.
10. Puntos de Entrada. Inspecciona lugares potenciales de ingreso, como conductos de ventilación no sellados o desprotegidos, respiradores, escotillas, puertos de inspección, cubiertas, etc.
11. Exterior Sucio. Las máquinas que están sucias en su exterior también suelen estar sucias en su interior. Mantener las máquinas lavadas y limpias es un precursor del control de contaminación.
12. Chirridos y Crepitaciones. Las máquinas emiten una variedad de señales audibles; algunas son normales pero otras no. Reporte de chirridos anormales, cascabeleos, ruidos, pequeñas explosiones, etc. Usa una varilla o estetoscopio según sea necesario para localizar la fuente de generación.
13. Condición/Color de la Grasa. Inspecciona la salida de grasa por
los sellos y a lo largo de los ejes para localizar color, consistencia y condición anormal.

Adquiriendo el hábito de hacer inspecciones con un ojo agudo y entrenado, podrás ayudar a localizar problemas que mejorarán y reducirán el costo de mantenimiento.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

4 razones que producen fallos prematuros de los rodamientos

Prestando atención a los 4 puntos siguientes se puede prevenir hasta el 60% de los fallos prematuros en rodamientos.

Montaje deficiente 16%
Alrededor del 16% de todos los fallos prematuros de los rodamientos son causados por montajes deficientes o inadecuados, normalmente por no usar las herramientas correctas para el montaje.
Los métodos mecánicos hidráulicos y de calentamiento para el correcto montaje y desmontaje como también el uso de herramientas especializadas hará más fáciles, rápidas y rentables dichas tareas.

Lubricación inadecuada 36%
Aunque los rodamientos lubricados 'de por vida' se montan sin precisar mantenimiento posterior, cerca del 36% de los fallos prematuros de todos los rodamientos son causados por especificaciones y aplicaciones incorrectas de los lubricantes.
Inevitablemente, cualquier rodamiento sin una correcta lubricación fallará antes de su vida nominal de servicio. Ya que los rodamientos son a menudo uno de los componentes de más difícil acceso en la maquinaria, una lubricación inadecuada supone habitualmente problemas complejos.

Contaminación 14%
Un rodamiento es un componente de precisión que no funcionará correctamente a no ser que esté lubricado y aislado de toda contaminación. Y ya que los rodamientos lubricados de por vida con grasa (obturados) constituyen sólo una pequeña proporción de todos los rodamientos en uso, al menos el 14% de todos los fallos prematuros son atribuibles a problemas causados por contaminación.

Fatiga 34%
Allí donde las máquinas están sobrecargadas y/o incorrectamente revisadas, los rodamientos sufren las consecuencias, resultando fallos prematuros en un 34% de los casos. Los fallos repentinos e imprevistos se pueden evitar ya que los rodamientos con poco mantenimiento o sobrecargados emiten señales de preaviso, las cuales pueden ser detectadas e interpretadas usando equipos de control y supervisión.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

El "Freedom of the Seas"

El mayor buque de cruceros del mundo. ¿Por cuánto tiempo?

De los grandes buques de cruceros incorporados a la flota mundial en el 2006, probablemente este sea el más espectacular.
Con sus 158.000 TRB, 339 metros de eslora total, 38.60 de manga y 8.60 metros de calado, dispone de 18 cubiertas, de las que 15 son para el pasaje. Su capacidad máxima es de 4.370 pasajeros y 1.360 tripulantes.
El Freedom of the Seas le ha arrebatado la primacía de mayor buque de cruceros al muy famoso Queen Mary II, que entró en servicio hace dos años, con solo 151.00 TRB.
Construido en la factoría de Turku del Astillero Akers, con un costo aproximado de 720 millones de dólares, fue presentado por primera vez en Nueva York en mayo del 2006 y emprendió su viaje inaugural en el Caribe, a comienzos de junio.

Instalaciones para el pasaje
Dejando de lado los comentarios sobre las comodidades de camarotes y salones privados, se puede resaltar que todos los pasajeros tienen acceso a instalaciones de WiFi y conectividad para teléfonos móviles. Con salas de espectáculos, una pista de patinaje sobre hielo y una amplia galería comercial que, con sus 137 metros de largo y sus siete pisos de altura, nos da la sensación de no estar en un barco, sino paseando por un exclusivo centro comercial.
Pero seguramente el más impactante de los espacios públicos y de ocio es un parque acuático, situado en la cubierta superior del buque, que permite practicar surf y otros deportes acuáticos a bordo.

Propulsión y maniobra
Wärtsilä ha suministrado seis motores diesel, modelo 12V46, con una potencia unitaria de 12.600 KW a 514 rpm que forman parte del sistema diesel eléctrico que proporciona la energía eléctrica para todas las instalaciones del buque, incluyendo la propulsión principal, todos los auxiliares y todos los servicios de hotel.
La planta de propulsión eléctrica comprende tres unidades tipo Azipod de la marca ABB, de 14 MW cada una a 140 rpm. Para una velocidad de servicio prevista de 21,6 nudos, el sistema propulsor cuenta con un margen de potencia que permitiría desplazar el buque a 25 nudos avante, 17 nudos atrás y 5 nudos de costado. Posee también, en proa, cuatro hélices de paso variable de la marca Kamewa con potencia de 3,4 MW cada una, lo que da una idea de la excelente maniobrabilidad que dispone.
Por el alto nivel de equipamiento, confort e instalaciones que trate de describir brevemente, podemos decir que es el mayor y más innovador buque de cruceros de la actualidad.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

"Mantenimiento proactivo"

En general, en la mayoría de las organizaciones, la labor del departamento de mantenimiento se considera “pasiva e inevitable”.

Está orientada a la resolución de los problemas que generan incidencias a corto plazo en el plan de producción. Se admite como principio inevitable que los elementos se deterioren de forma sorpresiva.
Bajo este enfoque, lo que suele ocurrir es que se destinan más recursos al mantenimiento de los equipos, de los que serían realmente necesarios en otras condiciones. Además dichos recursos no están lo suficientemente controlados, y por tanto acaban no siendo eficaces ni eficientes para los objetivos de rendimientos previstos para las instalaciones.
Sin embargo, cada vez con mayor frecuencia, se imponen sistemas que contemplan la “Función de Mantenimiento” con la visión estratégica de erradicar los problemas desde la base, y no esperar a que acontezcan para actuar sobre ellos.

Nace el concepto de “Mantenimiento Proactivo”

Estos sistemas sólo son viables si existe detrás una organización adecuada de los recursos disponibles, una planificación de las tareas a realizar durante un periodo de tiempo, un control exhaustivo del funcionamiento de los equipos que permita acotar sus paradas programadas y el coste a él inherente, y una motivación de los recursos humanos destinados a esta función.
Sin esta organización orientada a la prevención del mantenimiento, evaluar a priori el coste que representa la gestión del mantenimiento, resulta una tarea extremadamente difícil para la mayor parte de las organizaciones, sean del sector que sean.
En consecuencia, nos encontramos ante departamentos de mantenimiento mal organizados, personal del departamento con escasa o nula motivación ante la labor que realizan, unos tiempos excesivos de reparación de instalaciones, unos tiempos de paro demasiado largos de las líneas de producción y unos responsables de los propios departamentos de mantenimiento que difícilmente pueden controlar y gestionar adecuadamente su propia área de responsabilidad. Todo esto supone, en la mayoría de las ocasiones, un coste desproporcionado para la empresa.

¿Por dónde empezar a actuar?
Es aconsejable la realización de un Diagnóstico de la Situación Actual que permita identificar exactamente los puntos débiles y las oportunidades de mejora del departamento, con el fin de asentar las bases de un Plan de modernización futuro.
Posteriormente se debe implementar un Sistema de Optimización de la Gestión Global de Mantenimiento que actúe de forma integradora de las personas y de los recursos que se le asignen, junto con unos Indicadores y Objetivos que permitan que dicho sistema evolucione bajo la perspectiva de la Mejora Continua.
De esta forma podremos disponer de un Método para el análisis de la función de mantenimiento de las instalaciones y de la propia gestión.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Tribología: ¿Qué nos enseña?

La Tribología es quizás la ciencia de mayor trascendencia en la actualidad y lo será aún más en el futuro en la medida en que el hombre necesite ser más productivo, ya que sin su aplicabilidad resultaría casi imposible la supervivencia de los seres vivos en este planeta.
Se considera una ciencia interdisciplinaria que conjuga toda una serie de elementos importantes en el diseño, fabricación y operación de las máquinas como la fricción, naturaleza de los materiales, rugosidad, desgaste, lubricación, consumo de energía y medio ambiente.
No es una ciencia nueva, si consideramos como punto de partida los años 60's. Sin embargo para una buena parte del personal de mantenimiento de muchas empresas parece que lo fuera, quizás por lo nuevo del término.
Otros aspectos de la Tribología como la naturaleza de los materiales, rugosidad de las superficies y la misma lubricación son más recientes si se consideran desde el punto de vista de la ingeniería.

Definición de tribología

A los investigadores de las ciencias de la ingeniería de comienzos del siglo XX les era muy difícil analizar la fricción como un fenómeno independiente de otros íntimamente relacionados con ella como el desgaste y la lubricación por lo que formaron la palabra Tribología a partir de dos raíces griegas Tribos (fricción) y Logos (estudio) que en español significa estudio o tratado de la fricción.
La palabra Tribología apareció por primera vez a comienzos de los años 60's en el diccionario de la Universidad de Oxford, sin embargo, aún hoy cuando apenas se inicia un nuevo milenio para muchas personas es difícil acostumbrarse a esta palabra y aún mucho más poner en práctica sus principios fundamentales.

La tribología como una herramienta practica

Los pioneros mundialmente reconocidos en utilizar con fines técnico-económicos los conceptos de la Tribología, fueron los ingleses quienes diseñaron un plan de trabajo basado en el estudio de la fricción para reducir el desgaste y el consumo de energía en las máquinas especialmente en el sector automotriz por ser el de mayor incidencia sobre un alto porcentaje de la población.
De ahí en adelante como resultado de los grandes beneficios económicos obtenidos, la Tribología se empezó a utilizar para incrementar la productividad de los procesos industriales, lo cual trajo consigo una considerable reducción en los costos de mantenimiento, consumo de energía por fricción y materias primas.

La necesidad de utilizar la Tribología como una herramienta verdaderamente productiva se observa en aquellos casos en los cuales se pierden grandes capitales por efecto de la fricción, el desgaste y la lubricación incorrecta.

Sistema tribológico

Toda acción de los seres vivos o de la naturaleza se puede considerar un sistema tribológico que puede ser positivo o negativo según que evite o reduzca al máximo la fricción o la propicie.
Necesitamos controlar la fricción para minimizar el desgaste y el consumo de energía y poder lograr de esta manera procesos que sean rentables a pesar de que en acciones cotidianas como caminar, frenar un vehículo o hacer que el tren se pueda desplazar sobre los rieles se requiere la existencia de una fricción deliberada y en las cuales la ausencia absoluta de ellas impediría llevarlas a cabo.

El desarrollo tecnológico a lo largo de su proceso histórico ha tenido como premisa fundamental reducir al máximo la fricción con la finalidad de lograr una mayor durabilidad de los mecanismos en operación.
El fabricante debe haber construido el equipo de acuerdo con un diseño óptimo y con materiales que garanticen la vida esperada; el usuario debe enmarcar el equipo dentro de programas de mantenimiento (termografía, vibraciones, análisis de aceite, etc), programas de lubricación productiva (PLP) y que la operación del equipo se ajuste a su diseño.
Se puede decir que se tiene implementado un sistema tribológico positivo en una empresa cuando al menos el 95% de los equipos alcanzan la vida de diseño.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Emma Maersk, el barco de los récords

La entrada en servicio en el 2006 del buque porta contenedores Emma Maersk constituye, sin duda, un acontecimiento de primer orden en la construcción naval y el transporte marítimo. Capaz de embarcar 12.508 TEUs. (unidad equivalente a un contenedor de 20 pies de largo, 8 pies de ancho y 8,5 de alto), 1.000 de los cuales son para mercancía refrigerada, cuando los mayores cargueros de este tipo hasta ahora cargaban solamente 9.574 TEUs.

Las características principales son:

Eslora total 398.00 mts.
Manga de trazado 56.40 mts.
Puntal 30.20 mts.
Calado 16.00 mts.
Registro Bruto 170.794 GT
Capacidad 12.508 TEU
Potencia Propulsora 80.080 kW/108.877 bhp a 102 rpm
Velocidad de servicio 24.5 nudos

El equipo propulsor responde a las dimensiones del buque y a su alta velocidad de servicio. Propulsado por un motor Wärsilä Sulzer RT Flex, de 14 cilindros en línea y que, con sus 109.000 bhp de potencia, es el motor diesel mas potente construido jamás en el mundo.
Está equipado con un sistema de recuperación del calor residual que permite ahorrar hasta un 10% de la potencia propulsora del buque.
Algunas cifras comparativas nos permitirán apreciar la verdadera dimensión (no sólo física) del Emma Maersk. Puede viajar 66 km utilizando 1 kWh de energía por tonelada de carga transportada. Un jet tipo jumbo viaja solo ½ kilómetro utilizando la misma cantidad de energía.
Un buque de este tipo recorre aproximadamente 177.000 millas náuticas al año, equivalente a dar 7,5 veces la vuelta al mundo.
El uso de pintura de silicona en el casco, respetuosa con el medio ambiente, libre de toxinas TBT (tributilo de estaño) cumple con los requisitos de la OMI para todos los barcos a partir del 2008 y ofrece una superficie muy lisa, que además de evitar que los organismos se incrusten en el casco, disminuye la resistencia al avance y supone un ahorro de 1.200 toneladas de consumo de combustible al año.
Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Excelencia en lubricación

Un lubricante es la sustancia que permite disminuir la fricción entre dos piezas en movimiento. Sólidos, semi-sólidos y líquidos; los lubricantes han evolucionado con el paso de los años en una carrera vertiginosa de avance en procesos, desarrollo de nuevos productos químicos y productos naturales amigables al medio ambiente que permiten que la maquinaria se conserve más tiempo y consuma menos energía.

Cuando escuché “La maquinaria gira sobre una película lubricante de 10 micrones...”, quedé impactado, pensemos que 1 micrón= 0.001 mm.

La película lubricante de la maquinaria es en promedio de 10 micrones, pero en algunos elementos de la maquinaria, las dimensiones son más estrechas, llegando en algunos casos (bomba de paletas hidráulica) a películas lubricantes con espesor de décimas de micrones (0.5 micrones). ¿Cómo es posible que la máquina pueda trabajar miles de horas sin desgastarse en una delgada película lubricante?.Ahora bien, los lubricantes que hacen posible esto, no hacen todo el trabajo solos. Siempre está de por medio la mano del hombre en el proceso y en la acción de hacer que el lubricante llegue a la maquinaria.

Esto es lo que llamamos “Lubricación”.

Para conseguir el objetivo de disminuir la fricción y preservar la maquinaria, ambas partes del proceso son importantes: La selección correcta del lubricante y la actitud correcta para que el lubricante haga su trabajo.

Lo primero que aprendemos en lubricación es:

El lubricante correcto, en el momento correcto y en la cantidad correcta

Pensando en forma proactiva, a lo anterior tendríamos que agregar, con:

“La Actitud Correcta”

Entendiendo en esta actitud que el lubricante debe estar “Limpio, Seco y a la Temperatura adecuada”.
¿De qué me sirve el mejor lubricante del mundo diseñado y seleccionado adecuadamente para la aplicación de mi maquinaria, si al llenar el depósito lo contamino con partículas y dejo abierta la posibilidad de ingreso de humedad?

Seguramente este lubricante no podrá desempeñar todo su potencial y no estará cumpliendo con el objetivo de disminuir la fricción, ya que las partículas duras reemplazarán a la delgada película lubricante y ocasionarán abrasión y desgaste.

La situación opuesta también es cierta, en la que un lubricante limpio, seco y a la temperatura adecuada, no podrá proteger a la maquinaria si no ha sido seleccionado adecuadamente.

Por lo general, la mayoría de los problemas de lubricación tienen su causa raíz en la “Actitud” y no por problemas del lubricante.

Para lograr una excelente lubricación, es necesario seleccionar el lubricante adecuado a las condiciones de la maquinaria, pero también actualizar nuestros conocimientos y habilidades para efectuar la lubricación adecuadamente.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

¿Queremos reducir el costo de mantenimiento?

ENTONCES!!!!

Pensemos en eliminar las fallas crónicas

Cada año, la industria estadounidense gasta bastante más de $300 mil millones de dólares en mantenimiento de la planta y sus operaciones. Un estimado 80% de esos dólares se gastan en corregir fallas crónicas en las máquinas y sistemas así como errores humanos. Esto está pasando a toda hora y en toda clase de industrias. Hoy las empresas, deben enfrentarse a nuevas realidades para poder competir.
La organización de mantenimiento de hoy, está bajo una presión continua para recortar costos, mostrar resultados, y apoyar la misión de la organización.
Eliminando estas fallas crónicas, se puede reducir el costo de mantenimiento entre un 40% y un 60%. Estos ahorros se pueden realizar sin necesidad de grandes reestructuraciones internas o
despidos de gente o sacrificios en la calidad del producto. Lo que sí se necesita es hacer cambios en las actitudes y formas de pensar acerca de los procedimientos aplicados en el mantenimiento de la planta cada día.
Las personas que operan o mantienen las máquinas se pasan una gran parte de su tiempo corrigiendo desviaciones del proceso normal y componiendo fallas crónicas que se han convertido en rutina normal. Con frecuencia desperdician también su tiempo cumpliendo con requerimientos, reportes y procesos administrativos que están fuera de actualidad.
Siempre hemos aceptado como paradigma, absurdos conceptos como: "Las máquinas se descomponen", "La gente comete errores", "Los sistemas fallan". Se acepta porque así ha sido a través de mucho tiempo. Si nos atrevemos a enfrentar estas creencias obsoletas, si comenzamos a eliminar fallas innecesarias e injustificadas, las empresas podrán incrementar su productividad, reducir tiempos perdidos y aumentar dramáticamente las utilidades para beneficio de todos.
Aquí no se está hablando de esas esporádicas catástrofes que aunque son muy costosas, se les atiende con gran énfasis y se determinan, a veces mediante profundas investigaciones, las causas raíz o causas originales. Luego se procede a mejorar el proceso, tal vez rediseñar, y generalmente se evita su recurrencia.
Precisamente porque no suceden con frecuencia, aún cuando su costo puede ser muy alto, éste se amortiza a través de varios años. Por otro lado, las fallas crónicas de que hemos venido hablando, se caracterizan por un costo relativamente bajo pero son bastante frecuentes. Son tan pequeñas, que a menudo pasan desapercibidas, pero si acumulamos esos pequeños costos descubriremos que resultan más caras que una gran catástrofe.
Las fallas esporádicas representan dramáticas desviaciones de las normas de operación, cuando ocurren son muy visibles y cuando se corrigen, se restablece la normalidad.
Diríase que al corregir esas fallas se vuelve a la tranquilidad del "Status Quo", sin embargo, al corregir las fallas crónicas, se consigue elevar ese "Status Quo" a un nivel de más alta productividad.
El mejoramiento continuo es la búsqueda constante de mejores formas de corregir fallas crónicas y encaminarnos a la excelencia mediante cambios pequeños, pero acumulativos.
Una vez que logramos rechazar la idea de que "las fallas son inevitables", se nos presentan estos interrogantes:

¿Cuáles son las acciones que traerán consigo el cambio productivo?

El primer paso es identificar las oportunidades de mejoramiento.

¿Dónde están ocurriendo esas fallas crónicas y cuáles representan el mayor potencial de reducción de costos?

Aquí se aplicará el famoso principio del 80/20 de la "Ley de Pareto", donde un 20% de las fallas son responsables del 80% de las pérdidas. Establecer un correcto procedimiento en esos casos, nos dará gran efectividad, el restante 20% de los problemas corresponde a causas más especiales, las cuales se atenderán también llegada la oportunidad.

La falla ocurre en tres niveles principales:

Consideremos las causas físicas...
¿Qué componentes están fallando? Y aún más importante... ¿Por qué?
Enseguida pensemos en los errores humanos o intervenciones inapropiadas...
¿En qué consistió la acción equivocada? Y ¿Por qué?
En el tercer nivel llegamos a la conclusión de que el sistema de control que debiera dejar en evidencia las fallas crónicas probablemente es bastante débil, o de plano no existe.
De aquí, que analizar los sistemas de control puede ser la actividad más importante, pues nos permite descubrir cuáles podrían ser los paradigmas erróneos que están impidiendo el buen desempeño de la planta.
Con demasiada frecuencia, las personas a cargo del mantenimiento están más preocupados en que la máquina pueda reanudar el trabajo que en identificar las causas reales de una falla crónica.

Su pregunta es: ¿En cuánto tiempo podemos repararla?

En vez de: ¿Por qué pasó?

Bajo tal presión, supervisores y trabajadores se ven en la necesidad de aplicar remedios de "parche" o reparaciones "provisionales" que se hallan lejos del sentido común que nos aconsejaría hacer las cosas bien desde la primera vez.
No se aplica buena calidad de pensamiento ni de trabajo y la capacidad de análisis se sacrifica en aras de la velocidad, en vez de buscar soluciones bien razonadas, que generalmente logran una mayor calidad a un menor costo en el largo tiempo. Hemos podido hallar que las necesidades de mantenimiento se pueden reducir del 40 al 60% para aquellos que tengan el valor y energía de perseguir esta meta.
Los trabajadores que ponen atención a resolver los problemas a base de analizar los problemas de raíz, están generando un avance en la precisión de las reparaciones y las instalaciones, actividades que están comenzando a ser consideradas prioritarias por las empresas ya que esto les permite aumentar la productividad.
Prácticas sólidas de buen mantenimiento apoyarán un sistema fuerte guiado hacia actividades proactivas que involucran al total de la organización. El mejoramiento de estas prácticas requiere paciencia, así como dedicación y compromiso de la gerencia, como también el buen deseo de hacer que el cambio suceda mediante acciones bien planeadas y preconcebidas.
Las empresas que aceptan estas premisas, están en posición de competir en el nuevo mercado global, en donde las viejas reglas ya no operan y donde la competencia es feroz y frecuentemente letal.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

De aceites y costos de mantenimiento

En general las empresas que utilizan algún tipo de máquina para sus operaciones no utilizan el recurso de análisis de lubricantes con la finalidad de bajar sus costos de mantenimiento de una forma sistemática y programada, sino que lo hacen de manera ocasional cuando el equipo presenta un funcionamiento anormal. El monitoreo de los aceites es una de las herramientas más valiosas que el personal de mantenimiento tiene a su disposición, sin embargo en la mayoría de los casos no la utiliza.
Las diferentes técnicas para el monitoreo periódico de los aceites usados como el análisis físico-químico, la espectrofotometría por emisión atómica, el conteo de partículas y la ferrografía permiten evaluar el estado del aceite para su cambio oportuno y el grado de desgaste de los diferentes mecanismos del equipo, el cual si es anormal permitirá implementar correctivos que eviten la parada no programada o en caso contrario trabajar con confiabilidad y cuantificar la vida real de servicio del equipo que debe estar de acuerdo con lo especificado por el fabricante. Los resultados finales se reflejarán en una reducción significativa de los costos de mantenimiento.

Los programas de análisis de aceites deben mejorar la calidad de las decisiones de mantenimiento

Muchas empresas que han intentado implementar programas de mantenimiento predictivo basados en el análisis de aceite en servicio han desistido de él porque eran más los inconvenientes que se presentaban tratando de cumplir con los objetivos, que los beneficios que obtenían a cambio. Estas dificultades en su mayor parte se presentan porque los resultados de los análisis de laboratorio no se entregan a tiempo, no se le analiza al aceite lo que se requiere para sacar conclusiones que conduzcan a la solución de problemas, los laboratorios entregan los resultados sin recomendaciones, la veracidad de los resultados no es confiable, las frecuencias del monitoreo no corresponden a las requeridas para hallar tendencias.
Es muy importante que las compañías que estén interesadas verdaderamente en reducir sus costos de mantenimiento, se involucren de una manera seria, decidida y con un alto nivel técnico en los programas de monitoreo de los aceites lubricantes; al principio surgirán dificultades como en todos aquellos programas que requieren tiempo, estudio y dedicación, pero éstas fácilmente se podrán resolver con paciencia y mucho entusiasmo.
Los análisis de laboratorio al aceite usado junto con el monitoreo de las vibraciones en los equipos rotatorios permitirá tener herramientas precisas que conduzcan a la solución global de problemas que pueden llegar a ser críticos.
El análisis clásico de un aceite industrial (viscosidad, contenido de agua, número ácido y contenido de metales en ppm) que se realice en forma aislada y sin ninguna periodicidad, no es suficiente para tomar decisiones acerca de si el equipo puede continuar en servicio o se debe parar para desarmarlo con el fin de cambiarle las partes que "posiblemente" estén averiadas.
El monitoreo tomado de esta manera conducirá a que los costos de mantenimiento y de producción se aumenten considerablemente y que el personal de mantenimiento no tome los programas de análisis de aceites como una herramienta eficaz que le permita programar mantenimientos correctivos en los equipos.
Los programas de análisis de aceites deben mejorar la calidad de las decisiones de mantenimiento, incrementando la integridad de las máquinas y reduciendo los costos de mantenimiento, de lo contrario no serán eficientes desde ningún punto de vista. Para lograr este objetivo es necesario saber qué programas de monitoreo se le deben efectuar al aceite en servicio y cuándo realizarlos.

Análisis del aceite
Los análisis de laboratorio a los aceites usados se deben llevar a cabo teniendo en cuenta una programación periódica de toma de muestras para su análisis y el re-análisis cuando sea necesario. Ningún programa de muestreo tendrá éxito, si un aceite que presenta algo anormal no se vuelve a analizar una o más veces dentro del intervalo normal del muestreo para investigar más a fondo las causas de un problema que se puede presentar a mediano o a largo plazo en el equipo.

Por ejemplo, este puede ser el caso del aceite de un sistema hidráulico que se analiza cada dos meses y que en el último análisis presentó un alto contenido de agua, pero que para llevar a cabo los correctivos necesarios se espera el próximo análisis de laboratorio. (Dentro de dos meses). En este caso el re-análisis del aceite hidráulico permitirá predecir una posible falla e implementar los correctivos que sean necesarios para evitar que ésta se presente. Siempre se debe buscar, cualquiera que sea el problema, que el análisis periódico del aceite y el re-análisis sean el mejor seguro de vida que puedan garantizar la longevidad del equipo.

Pruebas de laboratorio y las normas astm
Los análisis de laboratorio al aceite usado deben tener como objetivo evaluar la condición del aceite, monitorear su grado de contaminación y el nivel o la gravedad del desgaste que se está presentando en el equipo. Es muy importante tener cuidado de que la muestra de aceite que se tome del equipo sea lo más representativa posible, que las botellas para muestreo estén completamente limpias y que el procedimiento empleado para tomar la muestra de aceite sí sea el correcto.
Las diferentes pruebas de laboratorio a realizar dependen del tipo de aceite (industrial o automotriz) y del equipo en el cual está trabajando. El análisis de las propiedades físico-químicas del aceite usado se llevan a cabo mediante los métodos establecidos por las normas ASTM y el análisis del desgaste utilizando la espectrofotometría por emisión atómica, el conteo de partículas y la ferrografía.

Análisis físico-químico del aceite
El éxito de un análisis físico-químico al aceite usado depende, en un alto porcentaje, en conocer exactamente cuáles son las pruebas que se le deben efectuar, ya que mientras, por ejemplo, la prueba de demulsibilidad para un aceite para turbinas de vapor es importante, no así para un aceite de tipo automotor con aditivos detergentes-dispersantes.

La interpretación de los valores del análisis o las recomendaciones son fundamentales para la reducción de los costos de mantenimiento. Es necesario que el personal de mantenimiento tenga por lo menos los conocimientos mínimos en la temática de análisis de aceites de tal forma que pueda toma decisiones sobre las acciones que debe seguir en cada caso.

Otro aspecto en el cual algunos laboratorios de lubricantes fallan es que en muchas ocasiones no son lo suficientemente claros en las recomendaciones que dan basados en los resultados de los análisis o las generalizan para todos los casos, permitiendo que en un momento dado quien lee el informe lo interprete de una manera diferente a lo que realmente se quiere decir; por ejemplo, esta puede ser la situación del análisis periódico al contenido de metales a una muestra de aceite de un reductor de velocidad en el cual en el último informe emitido por el fabricante del lubricante aparece lo siguiente:

"El contenido de cobre en el aceite de 100 ppm está alto, se requiere revisar el estado de los elementos que contengan cobre".

En este caso el contenido de cobre de 100 ppm muestra una situación anormal y bastante crítica. El informe debe ser más directo en las acciones que se deben ejecutar.
Tiene que indicarle al usuario recomendaciones adicionales como revisar mediante una inspección visual el estado de la canastilla o jaula de los rodamientos si esta es de cobre o el estado de la corona si es un reductor sinfín-corona, que complemente los resultados del contenido de cobre con la tendencia en las vibraciones que tienen los rodamientos del reductor de velocidad y evalúe la tendencia que trae el equipo en cuanto a su temperatura de operación.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

7 causas que pueden provocar cavitación en bombas de aceite

La cavitación ocurre cuando se forman burbujas, ya sea de aire o vapor, en la línea de succión del fluido y posteriormente son implosionadas en la bomba por el aceite a presión. Esto conduce a micro-chorros de aceite golpeando y erosionando las superficies adyacentes

Las causas de cavitacion en circuitos de aceite pueden estar relacionadas con problemas de diseño del equipo o relacionadas a problemas de servicio.

1. Problemas de diseño del tanque - La turbulencia en el tanque agita el aire dentro del aceite o simplemente no permite que el aire sea liberado del aceite. Esto puede ser causado por líneas de retorno de aceite sumergidas, bajo nivel de aceite, un tanque demasiado pequeño, falta de deflectores apropiados, etc.
2. Fugas en línea de succión - Las fugas entre el tanque y la bomba pueden introducir aire. Con frecuencia esto está asociado con el sello del eje de la bomba, que permite al aire ingresar al sistema.
3. Restricción en la línea de succión - Algunas veces las líneas de succión son muy largas, demasiado angostas o simplemente están obstruidas.
También, si tuviera filtro en la aspiración que estuviera sucio o dañado
4. Insuficiente altura - Dependiendo de la viscosidad del aceite y condiciones de la línea de succión, la bomba debe estar localizada a una mínima y óptima elevación para permitir al aceite fluir fácilmente desde el tanque al puerto de entrada de la bomba.
5. Problemas de liberación de aire - Conforme el aceite envejece y se contamina, las propiedades del aceite para liberar aire se deterioran. Esto simplemente significa que una vez que se forman burbujas de aire, éstas permanecen atrapadas dentro de la matriz de aceite y no saldrán del aceite en el reservorio. Contaminación con humedad y oxidación son conocidos precursores para este problema, entre muchos otros.
6. Vapor de agua - Cuando el aceite caliente se contamina con agua, la veta sobrecalentada formará burbujas de vapor en el aceite.
7. Alta viscosidad - Cuando las temperaturas del tanque son demasiado bajas, por ejemplo en condiciones de muy baja temperatura en invierno, la viscosidad puede estar muy alta para permitir un apropiado flujo de aceite en la línea de succión y dentro de la bomba. Otras causas de alta viscosidad pueden llevar al mismo problema.

Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

Consideraciones sobre análisis de aceites

No sabemos cuando los lubricantes fueron aplicados por primera vez para controlar la fricción y el desgaste, lo que sí sabemos que esto ocurrió hace muchísimo tiempo y que hoy, esta premisa, aún permanece fija como un imperativo de la ingeniería. Los fluidos lubricantes aún efectúan el pesado trabajo de separar las piezas, tal como lo hicieran en aquel entonces.
Hace algo más de cuarenta años nació en Inglaterra, como disciplina, la tribología.
“En griego, tribo significa desgaste, y logía, conocimiento”. La tribología estudia la fricción, el desgaste y cómo prevenirlo, es decir que la función del tribólogo es reducir la fricción para que no haya desgaste y así ahorrar energía y lograr que las máquinas duren más tiempo y contaminen menos.

¿Qué podemos visualizar en el futuro sobre estos temas?

Con certeza, podemos anticipar que la calidad y el desempeño de los lubricantes serán mejores, pero aún mayores serán los cambios en las tecnologías y prácticas del análisis de aceites.Antes que nada, el análisis de aceites tendrá un fuerte impulso en el campo del mantenimiento de la industria en general. Todas estas expectativas conducen a muchas preguntas de quienes buscan las oportunidades del futuro, tales como: ¿De qué manera se llevará a cabo este crecimiento?, ¿Quién será afectado?, ¿Qué tecnologías serán requeridas y cuáles servicios serán explotados?

Los grandes laboratorios pertenecientes a las empresas que comercializan los aceites, que en general efectúan los análisis gratis o a bajo costo, lo hacen desde el punto de vista del aceite y lo que necesitamos es hacer el análisis desde el punto de vista de la máquina. Cuando el médico nos pide un análisis de sangre no lo hace porque le interese la sangre, sino para saber cómo estamos nosotros.

El rol de los grandes laboratorios independientes dará un giro debido a la idea de promover las ventajas del análisis de aceite en sitio. Los laboratorios ofrecerán servicios especializados, enfatizando instrumentación única, conocimiento y capacidades. Es probable que un mayor porcentaje de las muestras actualmente analizadas por los laboratorios comerciales sean a futuro procesadas por instrumentos portátiles en sitio. El rol del laboratorio comercial, en esos casos será para efectuar pruebas por excepción en el proceso de investigación de alguna causa de falla, una vez que el laboratorio en sitio ha encontrado un resultado anormal. Avanzarán en habilidades de interpretación y en el conocimiento de la Tribología y el Análisis de Falla.
El segmento del análisis de aceite en sitio e instrumentos portátiles ha experimentado un impresionante crecimiento los últimos años. Los instrumentos en sitio y laboratorios pequeños proporcionan flexibilidad y conveniencia cuando se requiere de una información inmediata. A diferencia de los laboratorios comerciales, el análisis de aceites en sitio típicamente no puede efectuar todas las pruebas que algunas situaciones complejas requieren.

Sin embargo, los aparatos portátiles son tecnologías importantes que permiten ofrecer información crítica a tiempo, como contaminación de fluidos y análisis de partículas de desgaste.Debido a su facilidad de uso y los beneficios que proporcionan. Los contadores automáticos de partículas han sido los instrumentos mas promocionados los últimos años. También muy populares han sido los viscosímetros en sitio, que ayudan a alertar a los usuarios de lubricantes degradados y contaminados, así como la aplicación de aceites no adecuados. Una nueva categoría de instrumentos está ganando importancia, conocida genéricamente como monitores de degradación. Estos instrumentos usan la espectroscopía y la voltametría o espectroscopía infrarroja para detectar cambios en el aceite base y la química de aditivos. Con todos estos nuevos juguetes, los técnicos en planta deberán mejorar sus habilidades para poder aprovechar las grandes oportunidades que se les ofrecen.Pasará algún tiempo antes de que las computadoras y el software inteligente reemplacen a los técnicos de análisis de aceite a nivel de planta.

No es poco razonable especular que las tecnologías basadas en computación nunca tomarán este trabajo. La principal razón, es el entorno cambiante de las organizaciones industriales y la creciente complejidad de la maquinaria. Los programas y sistemas expertos no podemos esperar que sean tan adaptables y versátiles. Por lo tanto, se crea una demanda para el técnico de análisis de aceite en sitio que conoce el equipo, el aceite, la aplicación, historia y ambiente de trabajo.¿De dónde vendrán estos técnicos y cuál será la descripción de su puesto y habilidades claves? ¿Cómo se prepararán los profesionales del análisis de aceite para las oportunidades que les esperan? Hay muy pocas Universidades que ofrecen estudios de Tribología y Lubricación. Esto significa que una nueva categoría de proveedores de servicios de educación emergerá ofreciendo una variedad de herramientas de aprendizaje y cursos en mantenimiento y análisis de aceite. Actualmente las organizaciones de mantenimiento están asignando mayor tiempo al entrenamiento. En efecto, muchas compañías líderes están requiriendo que hasta el 10% del tiempo de las horas laborables sean destinados a programas de entrenamientoEl mensaje en la organizaciones es cada vez mas fuerte “No te entrenes únicamente en Mantenimiento Preventivo, Entrénate en Mantenimiento Proactivo”. En efecto, la falta de habilidades técnicas y conocimiento puede costarle a las compañías más utilidades que cualquier otro factor.
Los administradores han aprendido que la habilidad de identificar, detectar y corregir los problemas a la “primera vez” es un valor importante competitivamente y un imperativo en el mantenimiento.


Norberto Sánchez
Técnico Constructor Naval
Jefe de Máquinas

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