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


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