Agua. Es perjudicial para el lubricante y para las superficies metálicas. Un buen lubricante debe contar con excelentes características anti emulsionantes, con el fin de que se separe rápidamente del agua, cuando se halle en presencia de ésta y forme además un película protectora entre la superficie y el medio circundante, para evitar la herrumbre y la corrosión. El agua se presenta cuando las máquinas dejan de funcionar y se enfrían, debido a la condensación de los vapores de agua presentes en la atmósfera. También como consecuencia de serpentines de enfriamiento defectuosos, que permiten fugas de agua y su paso posterior al depósito de aceite. Los tambores de aceite mal almacenados y a la intemperie, debido al proceso de expansión y contracción de la caneca metálica, permiten el paso del agua que se pueda acumular en la tapa y en el tapón, desde el exterior hasta el aceite. http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/9226-La-contaminacion-en-aceites-hidraulicos.html
Fluidos para el corte. En el caso de máquinas herramientas, por salpicadura de aceite soluble hasta los depósitos del aceite de lubricación.
Disolventes. Cuando se limpian los diversos mecanismos de una máquina pueden quedar residuos de los disolventes utilizados, que luego, al aplicar los lubricantes, los adelgazan, permitiendo el contacto metálico entre las piezas.
Contaminación por materiales sólidos. Si se logra evitar por algún medio la contaminación de un aceite de circulación, éste podría utilizarse por mucho tiempo, pero el polvo, las partículas metálicas que se desprenden de los mecanismos y las impurezas que penetran por los retenedores y empaquetaduras en mal estado, degradan el aceite y es necesario por lo tanto cambiarlo. La contaminación se puede iniciar en la bodega de almacenamiento del lubricante, si no estaba bajo buenas condiciones de limpieza y más aún, si los tambores o los recipientes en que se lleva el aceite hasta el equipo se dejan destapados o los sellos están en mal estado. De igual manera, cuando por falta de mantenimiento y limpieza, la máquina tiene polvo sobre las partes a lubricar. Estos contaminantes ocasionan desgaste abrasivo. http://www.interempresas.net/Plastico/Articulos/9226-La-contaminacion-en-aceites-hidraulicos.html
Sistemas de aplicación del lubricante. Se puede contar con el mejor de los lubricantes, pero si éste no se aplica correctamente, en la cantidad precisa y en el sitio correcto, nada se hará porque el mecanismo fallará al igual que si estuviese utilizando un lubricante inadecuado. Sistemas de lubricación por pulverización http://www.bijurdelimon.com/es/espana/lubricacion/sistemas-de-lubricacion-por-pulverizacion.html
La selección del lubricante para un equipo siempre debe estar basada en las recomendaciones del fabricante del mismo; para esto es necesario contar con el catálogo técnico, en donde deben aparecer además de la recomendación de viscosidad, las diferentes características físico-químicas del lubricante. Algunos fabricantes especifican nombres de aceites y esto puede facilitar la selección si en la región (o país) donde va a funcionar el equipo se comercializan dichos lubricantes; de lo contrario, es necesario hallar otros que sean equivalentes y de fácil consecución. Cuando no se cuente con las recomendaciones del fabricante del equipo (máquina muy vieja, catálogo extraviado, etc.), la selección de la viscosidad del lubricante debe estar basada en la velocidad, la carga y la temperatura. Estos tres factores están relacionados entre sí y no se pueden considerar aisladamente el uno del otro.
Su incidencia en la selección del aceite es:
Velocidad: Cuando es alta se debe utilizar un aceite de baja viscosidad, que permite fácilmente la acción de bombeo y la formación de la cuña de aceite; cuando es baja, se debe compensar la deficiencia en la formación de la cuña de aceite con un aceite de alta viscosidad.
Carga: Un aceite más viscoso soportará mejor las cargas altas, evitando así el contacto metálico entre las dos superficies, y cuando es baja un aceite delgado será suficiente para separarlas completamente y reducir al mínimo las pérdidas de potencia por fricción fluida.
Temperatura: La temperatura afecta en forma inversamente proporcional la viscosidad; así, cuando un aceite se caliente, su viscosidad disminuye y cuando se enfría, se espesa, hasta un punto en que el aceite puede dejar de fluir. Por esto, al seleccionar un aceite se debe tener muy en cuenta la temperatura ambiente o la de funcionamiento del mecanismo, de tal forma que si se va a operar en un sitio demasiado caluroso, se utilice un aceite de una viscosidad mayor, no obstante, la velocidad sea alta y la carga ligera. Por el contrario, si el ambiente es muy frío, se debe utilizar un aceite de baja viscosidad, así la velocidad sea relativamente baja y la carga pesada, porque la baja temperatura se encargará de darle el aumento de viscosidad necesario para soportar las otras condiciones de trabajo.
La temperatura de funcionamiento de un elemento también se puede incrementar por la proximidad de una fuente de calor, por la viscosidad del lubricante, por mal montaje del mecanismo o por un diseño defectuoso. Cuando un elemento trabaja en lugares donde hay fluctuación de temperatura, se deben utilizar lubricantes con altos Índices de Viscosidad (IV), que permitan una mayor estabilidad de la viscosidad.
Un lubricante no se debe seleccionar por nombres, ni marcas, sino por sus características físico-químicas que son las que van a garantizar un trabajo continuo, uniforme y eficiente; muchos lubricantes con nombres similares pueden servir para lubricar equipos completamente diferentes.
Un buen lubricante debe cumplir con las siguientes funciones:
-Disminuir el rozamiento. -Reducir el desgaste. -Evacuar el calor generado por las perdidas de potencia en el mecanismo. -Sellar. -Evacuar impurezas de tipo orgánico o metálico. -Transmitir potencia.
El control de temperatura es una función importante de los aceites lubricantes. Sus propiedades físicas tienen un efecto relativamente pequeño sobre su capacidad de proporcionar un efriamiento adecuado. Una eficiente circulación del lubricante, por otra parte, es el factor más importante para controlar temperatura.
El calor en una máquina se genera por fricción entre las partes en movimiento. En condiciones de lubricación hidrodinámica, el calor generado por la fricción es bajo; en lubricación límite, el aumento de temperatura es mucho mayor. Cuando el contacto metal-metal ocurre, se generan grandes cantidades de calor y las temperaturas de las superficies en contacto pueden alcanzar valores próximos al punto de fusión del metal.
Para un control adecuado de temperatura es muy importante la eficiencia del sistema para disipar calor y en un menor grado, la habilidad del aceite para obsorber y transmitir calor. Una máquina lubricada puede perder calor por radiación hacia el ambiente o por conducción a superficies mas frías. El aceite juega un papel muy importante en este proceso de absorber el calor en las áreas de enfriamiento. Esto implica la necesidad de una recirculación constante del aceite, a través del sistema de lubricacion de la máquina. Comparados con el agua, los aceites lubricantes son malos transmisores de calor; su habilidad para absorber calo es alrededor del 35% al 50% de la del agua (compárese el calor específico de 0,45 BTU/lb.°F de un aceite tipo turbina con 1,00 BTU/lb.°F del agua).
Esto significa que para controlar temperatura con la misma eficiencia que el agua, se requeriría un flujo de aceite tres veces mayor que el de agua. Estas propiedades térmicas favorables del agua explican su uso en forma de emulsión aceites para corte de metales. La efectividad en el control de la temperatura depende de la cantidad del lubricante recirculado, de la temperatura ambiental y de la provisión de enfriamiento externo. En un motor de combustión interna, la mezcla de aire- combustible realiza alredodor del 60% del trabajo de enfriamiento, porque ella ejerce su control sobre las partes superiores del motor (cilindro, válvulas, etc.). En los elementos inferiores (cigueñal, cojinetes, pistones, etc.), el enfriamiento depende casi enteramente del aceite.Todas estas partes tienen temperaturas críticas que no se deben exceder, en especial en los cojinetes. Vale la pena destacar que mientras se requieren pequeñas cantidades de aceite para alcanzar una lubricación eficiente, se necesita muchos galones por minuto de aceite, para proporcionar un efriamiento adecuado.
Existen diferentes tipos, dependiendo de las clases de aplicación.
*Gases. El mas utilizado es el aire, que se emplea a presión y forma un colchón (de aire) entre los elementos en movimiento. Su principal aplicació es en pequeños cojinetes lisos, que giran a velocidades hasta 100.000 rpm, en donde un lubricante convencional no serviría. Su capacidad de soporte de carga es muy baja, del orden de 0,70 Kgf/cm^2 (10 psi). Las pérdidas por rozamiento de los gases son sólo una fracción de los correspondientes a los lubricantes líquidos de cualquier clase.
Cojinetes Lisos
*Líquidos.Se puede considerar cualquier tipo de líquido, como el agua, el aceite vegetal, animal y mineral, etc. Los más utilizados en la actualidad son los derivados del petróleo, constituidos por una base lubricante y un paquete de aditivos.
*Semisólidos.Son sustancias que poseen consistencia, permiten que la película lubricante permanezca durante más tiempo sobre la superficie lubricada,como por ejemplo la grasa, que es un aceite mezclado con un espesador metálico (jabón de calcio, sodio, litio, etc.)
*Sólidos.Dan origen a películas lubricantes que se adhieren fuertemente a las superficies metálicas, tales como el grafito, bisulfuro de molibdeno, de fluor, silicona, boro, etc. y dan lugar a coeficientes de fricción muy bajos.
* De operación: - Velocidad. - Carga. - Temperatura.
* De diseño - Proyecto, Cálculo y fabricación de la máquina. - Materiales utilizados en la construcción del mecanismo. - Acabado superficial del mecanismo. - Diseño del sistema de aplicación del lubriante.
- De acuerdo con las condiciones de operación, cada máquina requiere una lubricación en particular.
- En una máquina pueden existir elementos físicamente iguales, pero que pueden estar sometidos a condiciones de operación diferentes, requiriéndose por lo tanto, lubricantes que cumplan con cada caso específico.
- Los lubricantes seleccionados deben contar con las características físico-químicas necesarias para su correcto funcionamiento.
El principal problema cuando se habla de prácticas de lubricación es la carencia de modelos o procedimientos estandarizados que permitan efectuar la tarea de la lubricación adecuadamente.
Muchos programas modernos de mantenimiento invierten grandes cantidades de dinero en la aplicación de técnicas sofisticadas de mantenimiento predictivo (análisis de vibración, aceite e infrarrojo, instrumentos y software), tratando de mejorar la confiabilidad en su maquinaria. Eso está muy bien, sin embargo, con frecuencia fallan en la ejecución de los principios básicos de lubricación y control de la contaminación.
Otras organizaciones ponen especial énfasis en las prácticas preventivas, cuidado esencial y limpieza, pero descuidan la parte del monitoreo de condición necesaria para asegurar la confiabilidad de la maquinaria. El balance entre estos dos escenarios y la aplicación de un análisis a la información y acciones de mantenimiento (análisis de modo de falla, pareto, etc.), es lo que permite mejorar la confiabilidad del equipo y el Uptime. Este balance entre las mejores prácticas, análisis de modo de falla y monitoreo de condición, debe ser logrado con buenos cimientos. En el camino a la excelencia en mantenimiento, las mejores prácticas de lubricación son el primer paso a ejecutar.
Frecuentemente, los departamentos de mantenimiento no están obteniendo el máximo valor de sus lubricantes. Esto no se debe a la compra de lubricantes de baja calidad, sino a una práctica insatisfactoria en la aplicación del lubricante y su mantenimiento en la maquinaria. Desde que el lubricante llega a la planta, se encuentra expuesto a riesgos de contaminación por almacenamiento y manejo deficiente, mezcla con otros productos, aplicación errónea, sobrelubricación, poco lubricante, o incluso ocasionando riesgos a la seguridad o ecología.
El principal problema cuando se habla de prácticas de lubricación es la carencia de modelos o procedimientos estandarizados que permitan efectuar la tarea de la lubricación adecuadamente.
Usualmente nos referimos al lubricante como “la sangre de la maquinaria”, sin embargo, cuando revisamos la forma en la que lo manejamos, almacenamos y mantenemos en la maquinaria, esa analogía está fuera de lugar. Si nos ubicamos en un hospital y observamos el proceso de una transfusión de sangre, podremos apreciar el cuidado y la limpieza con la que es efectuada. Un cambio de aceite es realmente una transfusión y debiera ser tratada como tal.
Una mejor práctica de lubricación (LMPL), deberá ser definida y documentada como un procedimiento estándar de operación (SOP); además de que el personal deberá ser entrenado para ejecutar la LMPL en toda la organización.
La Auditoría de Lubricación La definición de LMPL inicia con un procedimiento cuidadoso de análisis de las prácticas actuales para identificar las oportunidades de mejora del proceso de lubricación. Este proceso es comúnmente llamado auditoría de lubricación y es recomendable que se busque la ayuda de un especialista externo con amplia experiencia en esta área.
El especialista deberá efectuar la Auditoría en las siguientes áreas:
•Recepción y almacenamiento del lubricante. •Despacho y manejo del lubricante. •Administración de tanques. •Métodos de lubricación y relubricación. •Procedimientos de muestreo. •Sellos y control de fugas. •Entrenamiento necesario para el personal. El reporte de la auditoría deberá documentar los hallazgos, identificar las prácticas actuales deficientes y sugerir prácticas alternativas. Habrá, también, de identificar las oportunidades de reducción de costos en la aplicación del lubricante, en su manejo, almacenamiento y disposición. Vale la pena, por supuesto, que rescate las oportunidades de control de contaminación, aplicando prácticas de mantenimiento proactivo y proponiendo mejoras a los sistemas y equipos de almacenamiento, manejo y relleno de lubricantes.
Del reporte de la auditoría, deberán generarse recomendaciones de cambio que sean factibles de convertirse en grandes beneficios. La organización, deberá trabajar en estas áreas de oportunidad para convertir las recomendaciones en un plan de acción y establecer los cambios necesarios en los equipos y en los procedimientos y actividades de inspección y monitoreo que aseguren que los criterios de confiabilidad de la maquinaria sean cumplidos.
La esencia del LMPL es “cómo hacerlo bien”. No es suficiente con identificar las prácticas pasadas y definir el procedimiento de una BP; es necesario que todo el personal que tiene que ver con el manejo del lubricante y la ejecución de la lubricación sea entrenado en las mejores prácticas y las ejecute. Es aquí donde la organización enfrenta su mayor reto.
Documentación Las LMPL deben ser documentadas y estar a la disposición de todos los involucrados en el proceso. Los programas modernos de mantenimiento deben incluir un Manual Corporativo de Lubricación (CLM) de preferencia en formato electrónico para ser utilizado en la red interna de la organización y poder ser actualizado continuamente. Este CLM no sólo proporciona información de los procedimientos de lubricación, sino que sirve como una guía maestra para los estándares de lubricación y análisis de aceite establecidos por la compañía. La documentación de las LMPL no es sólo con el propósito de entrenar a su personal, sino para evaluar la función misma de la lubricación. De esta forma, el procedimiento por escrito de una LMPL es un buen punto de partida cuando se trata de organizaciones involucradas en un proceso de mejora continua. La documentación nos permitirá establecer sistemas de control que aseguren que las tareas han sido efectuadas adecuadamente. Este manual de procedimientos de lubricación deberá cubrir las siguientes áreas:
•Estándares de lubricación. •Consolidación de productos. •Recepción y almacenamiento de lubricantes. •Manejo y aplicación de lubricantes. •Métodos de cambio de aceite. •Lavado y desarme de equipos. •Métodos de engrase y reengrase. •Administración de tanques. •Reacondicionamiento y filtración. •Disposición del aceite usado. •Control de fugas y sellos. •Seguridad y ecología. •Procedimientos de muestreo de aceite. •Procedimientos de pruebas de análisis de aceite. •Guías y formatos de interpretación de análisis de aceites. •Límites para el análisis de aceite por equipo. •Guía de solución de problemas para resultados anormales. •Evaluaciones de conocimientos y habilidades parael personal. •Libros de consulta. Entrenamiento en LMPL
El entrenamiento es el puente al éxito en la ejecución de LMPL y un elemento crítico en cualquier proceso de cambio.
Desarrolle programas de educación orientados a resultados y que sean apropiados para quienes programan y ejecutan la administración de la lubricación y el programa de análisis de aceite. Es aconsejable utilizar programas de entrenamiento en sitio, ya sea desarrollados internamente, o contratar un profesional, para ayudar a alinear y compartir la visión proactiva y de control de la contaminación que debe prevalecer en LMPL.
Algunos temas que deben ser incluidos en el programa de capacitación:
•Almacenamiento, manejo y conservación de lubricantes •Control y monitoreo de contaminación •Fundamentos de lubricación •Administración del grupo de lubricación •Técnicas de cambio de aceite y lavado •Métodos óptimos de muestreo •Filtración y control de contaminación •Análisis de aceites •Análisis de partículas de desgaste Aplicación y Metrics de LMPL
Una vez que el programa ha sido diseñado y el personal se ha entrenado, es el momento de ejecutar LMPL. Algunas acciones pueden ser implementadas de inmediato y con un costo relativamente muy bajo. Sin embargo, hay inversiones que han de efectuarse si es que se quiere llegar realmente a la excelencia en mantenimiento.
El departamento de mantenimiento es visto frecuentemente en la organización como un departamento que gasta y no produce. Es necesario definir una estrategia que permita demostrar los costos reales de implementación y sus beneficios, que permitan soportar las decisiones de inversión en áreas estratégicas como el control de la contaminación y la automatización de la lubricación.
Utilice el reporte de la Auditoría de Lubricación para mostrar la “foto” de las condiciones actuales y establezca una visión de como se verá cuando esté terminado. Determine los Metrics que serán utilizados para evaluar los beneficios de implementación del programa y demuestre financieramente la viabilidad del programa.
Generalmente las inversiones en LMPL y control de contaminación, no son muy grandes y generan resultados en el muy corto plazo. Establezca una propuesta financiera que le permita utilizar los recursos destinados a acciones de mantenimiento correctivo, en la aplicación de la estrategia de mantenimiento proactivo. (Consulte el articulo de Drew. D.Troyer “The buck stops here” de la revista Practicing Oil Analysis Ene/Feb 2000). Ejecutando adecuadamente LMPL, podrá controlar las causas de falla de la maquinaria y los recursos no sólo no serán utilizados en el mantenimiento de falla, sino que habrá generación de utilidades y beneficios adicionales por mayor confiabilidad de la maquinaria.
LMPL le ayudará de inmediato a mejorar su nivel de contaminación de los fluidos reduciendo su código ISO y por consiguiente incrementando la vida de su maquinaria. La relación entre los niveles de partículas y la integridad mecánica ha sido ampliamente estudiada. La reducción de contaminación por partículas en el aceite de un rodamiento de 21/19/16 a 17/15/12, representa en promedio duplicar la vida del rodamiento. Utilice la Tabla de Extensión de Vida para calcular los beneficios Proactivos de la aplicación de LMPL.
Conclusión: Las organizaciones requieren altos niveles de confiabilidad a los menores costos posibles. Los programas Proactivos como LMPL y el control de la contaminación ayudan a controlar las causas de falla de la maquinaria. Los programas de mantenimiento actuales deben enlazar muchos elementos estratégicos del monitoreo de condición con habilidades, mejores prácticas y efectividad .
La excelencia en lubricación es una actividad de alto valor, que inicia con la aplicación de la filosofía del mantenimiento proactivo. Esto es, nosotros no queremos engrasadores, queremos técnicos en lubricación que no-solo realicen las tareas de lubricación, sino profesionales que ayuden a las organizaciones de mantenimiento a evaluar y seleccionar el lubricante adecuado, efectuar cuadros de lubricación, actualizar y mejorar los programas de lubricación, entrenar a los lubricadores, establecer frecuencias adecuadas de lubricación, diseñar y mejorar los sistemas de despacho de lubricantes, mantener los registros de lubricación y diagnosticar y resolver problemas relacionados con lubricación. En la otra mano, queremos profesionales del análisis de aceite, que se enlacen con los profesionales de otras técnicas de mantenimiento preventivo para detectar causas de falla y mejorar la confiabilidad y el Uptime.
La película lubricante debe poseer determinadas características, como son: adhesividad, viscosidad, espesor y aditivos. Es tan perjudicial una película delgada como una gruesa porque en el primer caso, ésta puede dar lugar a contacto metálico en parte de las superficies (desgaste adhesivo) si se rompe la película límite y en el segundo, se presenta generación de calor por un exceso de fricción interna (fluida) en la película lubricante, que puede conducir igualmente problemas de desgaste adhesivo.
El espesor de la película fina es suficiente, mientras que en superficies mal acabadas se necesita un película gruesa.
La fricción metal-metal causa el mayor desgaste; la fricción fluida lo reduce hasta el punto qe puede llegar casi a eliminarlo. En todo máquina por complicada que parezca, solamente requerirán lubricación los siguientes elementos:
- Cojinetes lisos y rodamientos (de bolas de rodillos, de agujas, etc.), cadenas, levas, guías y cremalleras.
- Piñones: hilicoidales, cónicos, rectos, sinfín-corona, doble helicoidales e hipoidales, que pueden estar expuestos al medio ambiente o ecerrados dentro de una carcasa (reductores y motorreductores).
-Cilindros dentro de los cuales deslizan émbolos, como en el caso de compresores, motores de combustión interna, cilindros de vapor, sistemas hidráulicos y herramientas neumáticas.
Cojinete Liso
Rodamientos (de bolas de rodillos, de agujas, etc.)
Bowen trabajando en la SARJ de estribor - NASA Más imágenes en STS-126 Flight Day 5 Gallery 19Nov 2008 Endeavour/STS-126: Día 5
Primer paseo espacial de la misión STS-126 a cargo de Heide Stefanyshyn-Piper y Steve Bowen, quienes aparte de retirar un tanque de nitrógeno vacío de una de las plataformas externas de almacenamiento de la Estación Espacial Internacional y guardarlo en la bodega de carga del Endeavour, de retirar unas mantas de aislamiento térmico del mecanismo de atraque del laboratorio Kibō, y de dejar unos repuestos en una de esas plataformas de almacenamiento, dedicaron la mayor parte de las casi siete horas del paseo a la limpieza y lubricación de la Junta Solar Rotativa de estribor.Estos componentes de la ISS permiten girar los paneles solares de esta de tal modo que estén siempre en la orientación óptima para aprovechar al máximo la luz del Sol, pero la junta de estribor estaba funcionando mal.
En la actualidad se persigue como un objetivo básico, el incremento del tiempo de explotación de los elementos de una máquina, lo que se alcanza con un diseño, montaje y explotación adecuados. Dentro de las condiciones de trabajo de los equipos juega un papel vital la lubricación, con el fin de evitar el contacto metal-metal de las superficies, lo que hace que disminuya la fricción, el desgaste, las pérdidas de energía y se incremente la vida útil de dichos elementos.
Sin el empleo de un lubricante entre dos superficies que se desplazan en movimiento relativo, la una con respecto a la otra, sería imposible mantener una máquina en movimiento por mucho tiempo, llegando a soldarse todos los elementos que la constituyen y convirtiéndola en un montón de chatarra en unos cuantos minutos.
Cualquier sustancia que se coloque entre estas superficies, con el fín de disminuir la fricción, se denomina lubricante, el cual ayuda también a evacuar el calor generado. La función básica de un lubricante es mantener completamente separadas dos superficies en movimiento, de tal forma que el único rozamiento que se presente sea entre las diferentes capas que conforman la película lubricante y que se conoce como fricción fluida
Un mecanismo puede quedar bien o mal lubricado, dependiendo de factores tales como, la viscosidad del aceite utilizado, la cantidad aplicada, el método de lubricación y la frecuencia entre relubricaciones.
Es consecuencia directa del rozamiento metal-metal entre dos superficies y se define como el deterioro sufrido por ellas a causa de la intensidad de la interacción de sus rugosidades superficiales. El desgaste puede llegar a ser crítico, haciendo que las piezas de una máquina pierdan su telerancia y queden inservibles, causando costosos daños y elevadas pérdidas de producción.
Una de las funciones básicas que debe tener toda sustancia que se emplee como lubricante es la de reducir la fricción sólida y por tanto, el desgaste a los valores más bajos posibles.
TIPOS DE DESGASTE.
Una superficie lubricada se puede gastar por factores que pueden ser intrínsecos al tipo de lubricante utilizado, a su tiempo de servicio o debido a contaminantes externos. En algunos pocos casos se presenta como resultado de la selección incorrecta del equipo, de un mal diseño, o del empleo de materiales inadecuados para las condiciones de operación de los mecanismos. En las superficies lubricadas el proceso de desgaste es leve y genera partículas del órden de 1µm a 2µm.
Los tipos de desgaste más importantes son:
* Adhesivo. O por contacto metal-metal. Se presenta en todos los mecanismos lubricados o no, cuando las superficies no están separadas completamente por una película de aceite (lubricación límite)(Lubricación límite: La capa de fluido siempre se mantiene de menor espesor que la altura de las irregularidades, el contacto de ellas es constante, la mayor parte de la carga es soportada por las irregularidades).
Este tipo de desgaste se presenta cuando un mecanismo para o arranca y hay escasez de la película límite como resultado del agotamiento de los aditivos antidesgaste del aceite, ya sea porque se está utilizaando un aceite inadecuado o porque el tiempo de servicio del aceite ha soprepasado el máximo permisible. En este momento las irregularidades de ambas superficies están prácticamente en contacto mutuo, hay transferencia metálica y formación de partículas o fragmentos metálicos de desgaste. Las irregularidades mas sobresalientes chocan y se adhieren. Las saliente más débil se rompe y es arrastrada por la otra. La partícula metálica es arrstrada y puede quedar adherida a la saliente o permanecer en suspensión.
Es un tipo de desgaste que no se puede eliminar, pero sí se puede reducir considerablemente mediantes la utilización de lubricantes con óptimas propiedades de película límite, como los que contienen aditivos antidesgaste, ácidos grasos, aditivos EP (Extrema Presión), bisulfuro de molibdeno o grafito.
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Grasa de Bisulfuro de Molibdeno
En algunos equipos el desgaste adhesivo prácticamente se puede eliminar cuando se utiliza la lubricación hidrostática. La principal virtud de la lubricación hidrostática es que puede soportar cargas pesadas a velocidades bajas, ya que no depende de movimiento con respecto a mantener la película lubricante. En cambio, el lubricante se suministra de una bomba especial y líneas de alimentación a la asunción. El aceite se alimenta a través de restrictores de flujo, que generalmente son estacionarias. Los restrictores de flujo de ajustar automáticamente el flujo de aceite para la carga aplicada. Otra ventaja de este sistema de lubricación es la desviación de baja en ciertos rangos de carga, por lo que es preferido para muchas máquinas herramientas de alta precisión. La desventaja de la lubricación hidrostática es su alto costo y complejidad.
Lubricación Hidrostática
Si se eliminara este tipo de desgaste, la vida útil de los mecanismos dependería de otros factores diferentes a la lubricación y se podría decir que el desgaste sería controlable casi en un 100%.
En la práctica el desgaste adhesivo se puede presentar como consecuencia de un alto o bajo nivel de aceite, alta o baja viscosidad, y alta y baja presión. En el caso de un alto nivel de aceite, alta viscosidad y alta presión, el exceso de fricción fluida en el aceite incrementa la temperatura de operación, haciendo que las superficies metálicas se dilaten y rocen, rompiendo en un momento dado la película límite y dando lugar finalmente al desgaste adhesivo.
*Abrasivo.Ocasiona el desgaste del mecanismo como resultado de la presencia entre las superficies en movimiento relativo de partículas extrañas de igual o mayor dureza a la de los materiales que los conforman. Las partículas abrasivas se incrustan ellas mismas en una de las superficies y actúan como una herramienta de corte, removiendo material de la otra superficie.
Estas partículas pueden proceder del medio ambiente donde funciona la máquina, o del medio ambiente al interior de la misma, como consecuencia del desgaste adhesivo y/o corrsivo. El desgaste es mayor en la superficie más blanda. Se ha demostrado que la abrasión es más pronunciada cuando el tamaño de la partícula es igual o ligeramente mayor que el juego dinámico (equivalente al espesor mínimo de la película lubricante) del mecanismo lubricado; la forma de la partícula también incide en la gravedad del desgaste. La abrasión es posible controlarla si se remueven del aceite las partículas abrasivas, cuyo tamaño sí se encuentra dentro del rango del juego dinámico; esto se puede lograr cambiando el aceite con más frecuencia si el sistema de lubricación es por salpique o implementando sistemas de filtración eficientes (micronaje adecuado y altas relaciones de filtración)cuando la lubricación es por circulación. El desgaste abrasivo también se puede presentar aun cuando el tamaño de la partícula sea menor que el juego dinámico, como resultado de incrementos en la carga que actúa sobre el mecanismo o por disminución en la viscosidad del aceite, que hacen que el juego dinámico disminuya, quedando su valor igual o ligeramente menor que el tamaño de la partícula.
*Corrosivo (por corrosión o herrumbre). Es consecuencia de un aceite oxidado o de la contaminación de éste con agua o con ácidos del proceso o del medio ambiente. La herrumbre (en materiales ferrosos) y la corrosiva ácida (en materiales blandos, como el Babbitt) pueden constituir un problema serio en una turbina de vapor, un motor de combustión interna o en cualquier máquina expuesta a la humedad. En los equipos industriales se puede presentar por dejar el aceite más del tiempo previsto. Esto permite que el TAN (Número Acido Total) o NN (Número de neutralización) supere el valor máximo permisible para una aplicación dada, dando lugar a que los ácidos fuertes (del tipo mineral) y los débiles (de tipo orgánico) ataquen las superficies metálicas y vayan causando el desprendimiento de partículas que orinan pequeños cráteres que, al unirse, forman grietas que producen el rompimiento de la pieza. Por otro lado, las partículas desprendidas ocasionan desgaste abrasivo.
En los aceites para motores de combustión interna se puede presentar por dejar acabar la reserva alcalina del aceite; por el uso de éste más allá del kilometraje previsto. Esto se refleja mediante el análisis del TBN (Número Básico Total).
La herrumbre en un motor de combustión interna resulta casi enteramente del agua y los ácidos provenientes de la cámara de combustión. En los motores Diesel la combustión de los compuestos de azufre produce ácido sulfúrico que ataca los anillos y las paredes del cilindro. De manera similar, el ataque de las partes ferrosas de un motor de gasolina se debe a los ácidos orgánicos y al ácido clorhídrico y bromhídrico, éstos últimos procedentes de los haluros orgánicos (dicloruro y dibromuro de etileno) usados junto con el compuesto antidetonante, con el fín de eliminar los residuos de plomo dejados al quermarse el combustible.
Dentro de las principales causas que originan el desgaste corrosivo en un motor de combustión interna, se tiene el funcionamiento a bajas temperaturas, lo cual ocasiona:
-Contaminación del aceite con los gases de la combustión y con el agua de condensación, dando lugar a la formación de lodos y gomas, y la dilución del aceite por el combustible.
-Incremento en la herrumbre y en la corrosión de las superficies metálicas, propiciando la acumulación de focos de humedad y de agua, los cuales originan un desgaste pronunciado de los pistones, anillos, cilindros, cojinetes del cigueñal, etc., producción de carbones duros (de tipo parafínico) al pasar aceite a la cámara de combustión, pegamiento de anillos y mayor consumo de combustible, porque una gran parte de éste pasa ala cárter sin quemarse y otra se emplea en vencer el aumento en la fricción.
Actulmente el problema de desgaste corrosivo en los motores de combustión interna se ha controlado considerablemente con las nuevas especeficaciones API SG (para motores a gasolina)y CF (para motores Diesel). Se ha demostrado que mientras que las paredes del cilindro se mantenga por encima de 180°F, el desgaste corrosivo aumenta marcadamente, debido a la condensación de agua ácida. Por lo tanto, un motor se debe dejar funcionando en vacío durante el tiempo necesario, para que alcance la temperatura normal de operación, de lo contrario, en unos pocos minutos puede ocurrir un considerable desgaste corrosivo. Los ácidos débiles se forman a medida que el aceite se degrada y éste es un fenómeno normal, mientras que los fuertes son ocasionados por una descomposición a altas temperaturas. Esta última situación es la que necesita máximo control (en el caso de los aceites industriales)para evitar desgaste corrosivo. El desgaste corrosivo en un motor de combustión interna se puede controlar mediante aditivos alcalinos, tales como fenatos y sulfonatos básicos. Se ha encontrado que en un motor Diesel se puede inhibir la corrosión debido al ácido sulfúrico si el pH (acidez) del aceite se mantiene por encima de 4,5. En motores de gasolina que operan a baja temperatura (unos 900 °F), el desgaste de los anillos y el cilindro aumenta rápidamente si el pH del aceite baja de 6.
Otro tipo de desgaste no menos peligroso es el corrosivo por vibración,en el cual el desprendimiento de material es causado por una carga cíclica que rompe la película lubricante.
Si ésta situación es inherente al funcionamiento del equipo (zarandas, molinos de bolas, molinos de mandíbulas, troqueladoras, etc.) este tipo de desgaste se puede evitar mediante el empleo de aditivos de Extrema Presión (EP) o con lubricantes de pelicula sólida.
Zaranda Vibratoria
Molino de bolas
Molino de mandíbulas
Troqueladora
*Desgaste Erosivo. Es causado por un fluido a alta presión y con partículas sólidas en suspensión, las cuales al impactar sobre las superficies arrancan material de ellas debido a los efectos del momentum de las partículas. La pérdida de material puede ser significativa, provocando roturas por fatiga. También se puede presentar como consecuencia del empleo de un aceite de viscosidad mayor que la requerida. El exceso de viscosidad hace que el aceite al circular entre dos superficies, entre las cuales hay una tolerancia específica, trate de "pulir" o emparejar las irregularidades más sobresalientes.
Este es el tipo de desgaste que se presenta cuando en el periodo inicial de la puesta en marcha de un equipo nuevo se utiliza un aceite de una viscosidad mayor que la requerida para una operación normal. En estas circunstancias, esta situación es completamente normal.
*Desgaste por fatiga superficial.Se presenta como consecuencia de los esfuerzos cíclicos de tensión, comprensión y esfuerzo cortante subre una superficie, los cuales dan como resultado grietas profundas de fatiga que causan finalmente la aparición de picaduras y escamas. Se presenta principalmente en los mecanismos en donde intervienen el movimiento por rodadura, como es el caso de las pistas de los rodamientos, flanco de los dientes de los engranajes y las superficies de las levas, entre otros. Este tipo de desgaste se presenta inexorablemente con el tiempo.
El desgaste por fatiga se puede acelerar cuando hay presencia en el aceite de partículas sólidas del mismo tamaño o ligeramente más grandes que el juego dinámico y que no se adhieren a ninguna de las superficies en movimiento. La partícula es atrapada instantánemente entre las superficies y origina hendiduras en ellas, debido a que las superficies se deflectan a lado y lado de la partícula como consecuencia de la carga que soportan, iniciándose el agrietamiento. La partícula es alojada por el mismo movimiento de las superficies y después de n ciclos de fatiga las grietas se esparcen por la superficie hasta que se produce el descascarrillado de la misma.
*Por Cavitación.Cuando el aceite fluye a través de un fluido donde la presión de vapor, hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbjas de son transportadas por el aceite hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido en forma súbita, "aplastándosen" bruscamente las burbujas. Este fenómeno se llama cavitación. Si las burbujas de vapor se encuentra cerca o en contacto con una superficie sólida cuando cambian de estado las fuerzas ejercidas por el aceite al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, que ocasionan picaduras en dicha superficie. La cavitación generalmente va acompañada de ruido y vibraciones. Cuando los aceites, se evaporan, las moléculas que escapan de su superficie ejercen una presión parcial en el espacio conocida como presión de vapor. Este fenómeno depende de la actividad molecular y esta a su vez es función de la temperatura y aumenta con ella. Cuando la presión que actúa sobre un aceite es igual a su presión de vapor se presenta la ebullición. La cavitación se puede evitar incrementando la presión en el sistema o utilizando aceites con presiones de vapor bajas a altas temperaturas.
De Wikipedia:
La cavitación o aspiración en vacío es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido en estado líquido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido debido a la conservación de la constante de Bernoulli (Principio de Bernoulli). Puede ocurrir que se alcance la presión de vapor del líquido de tal forma que las moléculas que lo componen cambian inmediatamente a estado de vapor, formándose burbujas o, más correctamente, cavidades. Las burbujas formadas viajan a zonas de mayor presión e implotan (el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, «aplastándose» bruscamente las burbujas) produciendo una estela de gas y un arranque de metal de la superficie en la que origina este fenómeno.
La implosión causa ondas de presión que viajan en el líquido. Estas pueden disiparse en la corriente del líquido o pueden chocar con una superficie. Si la zona donde chocan las ondas de presión es la misma, el material tiende a debilitarse metalúrgicamente y se inicia una erosión que, además de dañar la superficie, provoca que ésta se convierta en una zona de mayor pérdida de presión y por ende de mayor foco de formación de burbujas de vapor. Si las burbujas de vapor se encuentran cerca o en contacto con una pared sólida cuando implosionan, las fuerzas ejercidas por el líquido al aplastar la cavidad dejada por el vapor dan lugar a presiones localizadas muy altas, ocasionando picaduras sobre la superficie sólida.
El fenómeno generalmente va acompañado de ruido y vibraciones, dando la impresión de que se tratara de grava que golpea en las diferentes partes de la máquina.
Se puede presentar también cavitación en otros procesos como, por ejemplo, en hélices de barcos y aviones, bombas y tejidos vascularizados de algunas plantas.
Se suele llamar corrosión por cavitación al fenómeno por el que la cavitación arranca la capa de óxido (resultado de la pasivación) que cubre el metal y lo protege, de tal forma que entre esta zona (ánodo) y la que permanece pasivada (cubierta por óxido) se forma un par galvánico en el que el ánodo (el que se corroe) que es la zona que ha perdido su capa de óxido y la que lo mantiene (cátodo).
La cavitación es, en la mayoría de los casos, un suceso indeseable. En dispositivos como hélices y bombas, la cavitación puede causar mucho ruido, daño en los componentes y una pérdida de rendimiento.
Este fenómeno es muy estudiado en ingeniería naval durante el diseño de todo tipo de barcos debido a que acorta la vida útil de algunas partes tales como las hélices y los timones.
En el caso de los submarinos este efecto es todavía más estudiado, evitado e indeseado, puesto que imposibilita a estos navíos de guerra mantener sus características operativas de silencio e indetectabilidad por las vibraciones y ruidos que la cavitación provoca en el casco y las hélices.
El colapso de las cavidades supone la presencia de gran cantidad de energía que puede causar enorme daño. La cavitación puede dañar casi cualquier material. Las picaduras causadas por el colapso de las cavidades producen un enorme desgaste en los diferentes componentes y pueden acortar enormemente la vida de la bombas o hélices.
Además de todo lo anterior, la creación y posterior colapso de las burbujas crea fricción y turbulencias en el líquido. Esto contribuye a una pérdida adicional de rendimiento en los dispositivos sometidos a cavitación.
La cavitación se presenta también en el fondo de los ríos donde se genera a partir de irregularidades del lecho disociando el agua y el aire. Ambos son sometidos a presiones, dando lugar, este último, a burbujas que, con la fuerza del agua, se descomponen en tamaños microscópicos, saliendo disparadas a gran velocidad. Esto provoca un fuerte impacto en el lecho que puede ser de hasta 60 t/m². Su importancia radica en la constancia y repetición del fenómeno, lo que favorece su actuación. La cavitación es un proceso erosivo frecuente en los pilares de los puentes.
Aunque la cavitación es un fenómeno indeseable en la mayoría de las circunstancias, esto no siempre es así. Por ejemplo, la supercavitación tiene aplicaciones militares como por ejemplo en los torpedos de supercavitación en los cuales una burbuja rodea al torpedo eliminando de esta manera toda fricción con el agua. Estos torpedos se pueden desplazar a altas velocidades bajo el agua, incluso hasta a velocidades supersónicas. La cavitación puede ser también un fenómeno positivo en los dispositivos de limpieza ultrasónica. Estos dispositivos hacen uso de ondas sonoras ultrasónicas y se aprovechan del colapso de las burbujas durante la cavitación para la limpieza de las superficies.
Daño por cavitación de una turbina Francis.
Cavitación
Esta es una forma especial de erosión en la cual burbujas de vapor formadas en el fluido en las regiones de baja presión, colapsan (implotan) cuando entran en las zonas de alta presión en los sistemas de lubricación. La implosión puede ser tan poderosa que puede crear huecos o picaduras, aun en metales endurecidos si esta implosión ocurre sobre la superficie del metal. Este tipo de desgaste en muy común en bombas hidráulicas, especialmente aquellas en las cuales existen restricciones en la entrada del fluido o están operando en alturas elevadas.
Restringiendo la entrada de aceite en la succión de la bomba se disminuye la presión sobre el aceite generando así una mayor formación de burbujas de vapor. La cavitación también puede ocurrir en chumaceras, donde la presión del fluido se incrementa en la zona de carga del cojinete. No se necesita que exista un contacto metal-metal pata que se presente cavitación.
Para estar claros, picadura es un término general usado en análisis de fallas para describir casi cualquier hoyo circular o fondo áspero, por pequeño, ubicado en la superficie del metal. Las picaduras pueden ser causadas por efecto mecánico (fatiga o cavitación), por efecto químico (corrosión) o por efecto eléctrico (arco o chispa), los cuales fueron descritos anteriormente. El análisis de falla se usa para asignar un mecanismo de desgaste a una falla específica. Si se llega a determinar el mecanismo de desgate, entonces se pueden tomar acciones correctivas que pueden ser implementadas para prevenir la recurrencia de dichas fallas. A menudo, es útil en el proceso de eliminación para determinar cual mecanismo de desgaste no se ha producido y así reducir el número de los posibles mecanismos. Desafortunadamente, existen combinaciones de mecanismos de desgaste en la mayoría de las situaciones, complicando de esta manera la selección del mejor sistema para la resistencia contra el desgaste. http://www.machinerylubrication.com/sp/mecanismos-basicos_de_desgaste.asp
*Desgaste por Corrientes Eléctricas. Se presenta como consecuencia del paso de corriente eléctrica a través de los elemento de una máquina, como el caso de los rodamientos de un motor eléctrico, cuando la toma a tierra es defectuosa, o por corrientes parásitas en equipos rotatorios, como turbinas de vapor, de gas, hidráulicas y en compresores centrífugos.
Turbina de Vapor
Turbina de Gas
Turbina Hidráulica
Compresor Centrífugo
Problemas Ocasionados por el desgaste
-Mayor consumo de repuestos por aumento en las reparaciones y en el mantenimiento -Reducción en la producción por paros de maquinaria. -Vida útil más corta de la maquinaria. -En motores de combustión interna da lugar a pérdida de potencia, mayor consumo de combustible, etc. -Posibilidades de accidentes ante el peligro de rotura de piezas al sobrepasar los límites permisible de diseño.
Formas de reducir el desgaste
-Utilizando los lubricantes más apropiados para las diferentes condiciones de operación. -Frecuencia de lubricación adecuada, con el fin de determinar los cambios de aceite y los reengrases correctos. -Buenos programas de mantenimiento preventivo, incluyendo principalmente la limpieza y/o el cambio de los filtros de aire y aceite. -No sometiendo los equipos a condiciones diferentes a las de diseño.
Modelo del Telescopio Espacial James Webb
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Este modelo está diseñado para enseñarle a los estudiantes como opera el
Telescopio Espacial Jame Web.
El telescopio Espacial James Webb Space Telescope...
