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ASENTAMIENTO DE MOTORES DIESEL
El asentamiento de los motores Diesel es uno de los requerimientos más importantes que es
necesario llevar a cabo ya sea que el motor Diesel sea nuevo ó recién reparado, aunque en
esta última situación la condición del asentamiento se vuelve más crítica debido a que cuando
el motor Diesel es nuevo, los procesos de acabado de las superficies que van a estar
sometidas a fricción son más controlados mientras que en el segundo, a pesar de que quienes
reparan los motores Diesel, normalmente son representantes de los fabricantes y tienen
procesos de mecanizado equivalentes, es factible que las herramientas utilizadas, la calidad de
la mano de obra, etc, no sean iguales y por lo tanto se presenten pequeñas diferencias que en
la práctica van a reducir ostensiblemente la vida de servicio de los componentes del motor
Diesel y por lo tanto la productividad de estas máquinas.
ASENTAMIENTO O DESPEGUE DEL MOTOR DIESEL
El asentamiento del motor Diesel se debe llevar a cabo en las primeras horas de operación y
tiene como objetivo "pulir" a nivel microscópico los picos más sobresalientes de las
irregularidades de las superficies del motor Diesel que van a estar sometidas a fricción durante
los procesos de explotación del motor Diesel. El asentamiento se debe llevar a cabo de una
manera controlada y siguiendo las recomendaciones del fabricante del motor Diesel, si éstas no
se siguen al pie de la letra ó si el motor Diesel no se asienta, no quiere decir que éste va a fallar
catastróficamente de manera inmediata; los problemas se reflejarán a lo largo de la vida útil del
motor Diesel, la cual se verá ostensiblemente reducida; éste puede ser el caso de un motor
Diesel cuya vida de servicio es de 400.000 kilómetros siempre y cuando se sigan los procesos
de asentamiento recomendados, si estos no se llevan a cabo, la vida de servicio puede ser del
orden de los 300.000 ó menos kilómetros de recorrido.
CARACTERÍSTICAS DEL ASENTAMIENTO
Para entender correctamente el proceso de asentamiento es necesario tener en cuenta que
aunque visualmente y al tacto las superficies de fricción de los componentes del motor Diesel
son "completamente lisas" realmente si pudiésemos observarlas en un microscopio y
agrandarlas unas 2.000 veces veríamos que éstas están constituidas por millones de pequeñas
rugosidades compuestas por valles y picos de una topografía muy irregular, con algunos
sectores donde hay picos más sobresalientes que otros. En concordancia con la segunda ley
de la fricción que dice " la fricción depende del área real y no del área aparente" se puede
llegar a la conclusión que cuando los mecanismos están nuevos ó recién reparados el área de
soporte de carga es menor porque va estar constituida solamente por la sumatoria de las áreas
de los picos más sobresalientes y por lo tanto si se le aplica al mecanismo la carga de diseño,
el esfuerzo sobre él será mucho mayor el de diseño y en consecuencia la fatiga del material se
acelerará acortando su vida de servicio.
Durante las primeras horas de operación del motor Diesel, los picos más altos de una de las
superficies sometidas a fricción sobresalen por fuera de la película lubricante y chocan con los
de la otra superficie, rompiendo la película límite formada por el aditivo anti-desgaste y/ó de
Extrema Presión, se sueldan y se fracturan generando grietas internas que se propagan hasta
salir a la superficie dando lugar al pitting y finalmente al deterioro del mecanismo. Para evitar
que se presente la fractura de los picos más sobresalientes, es necesario garantizar que estos
desaparezcan mediante un proceso de pulimiento suave que se vaya presentando a medida
que se desarrolla el proceso de asentamiento. Las partículas que se desprenden a su vez dan
lugar a desgaste abrasivo al ser de un tamaño igual ó mayor al espesor de la película
lubricante.
Cómo lograr un correcto asentamiento
El pulimiento suave de los picos más sobresalientes de las superficies sometidas a fricción se
logra generando un desgaste erosivo adicional entre las mismas mediante la utilización de un
aceite de mayor viscosidad ó de un aceite formulado exclusivamente por los fabricantes de
aceites para procesos de asentamiento de motores Diesel. Al ser el aceite de mayor
viscosidad, el exceso de capas de la película lubricante barren la película límite y hacen que el
movimiento de dicha capa límite con respecto a las superficies de fricción genere erosión. En el
proceso de asentamiento juega un papel muy importante la carga que actúa sobre el
mecanismo y su velocidad de operación; en cuanto a la carga se debe tener en cuenta que
ésta sea lo menos posible para lo cual si el motor Diesel se puede trabajar en vacío unas
cuantas horas sería muy recomendable hacerlo y en cuanto a la velocidad, por lo regular los
fabricantes de motores Diesel de gran renombre especifican que ésta no sea superior a las
1500 rpm.
Durante el proceso de asentamiento, es necesario cambiar los filtros de aceite y el aceite
dentro de los intervalos especificados por el fabricante del motor Diesel, por lo regular este
intervalo es de cada 2.500 kilómetros ó 40 horas, lo que ocurra primero. Este mantenimiento
preventivo se debe llevar a cabo durante el tiempo que dure el asentamiento del motor Diesel.
Ventajas de un correcto asentamiento
Las más importantes son:
·*Alcanzar la vida de diseño de los diferentes componentes del motor Diesel.
·*Evitar fallas intempestivas de algún componente del motor Diesel.
·*Garantizar que no se va a presentar desgaste abrasivo en los componentes del motor Diesel
como resultado del desprendimiento de partículas de un tamaño igual ó mayor al espesor de la
película lubricante.
·*Evitar que se presenten fisuras ó microgrietas en las superficies de fricción.
Asentamiento del motor Diesel nuevo versus el motor reparado
Es mucho más crítico asentar un motor Diesel recién reparado que un motor Diesel nuevo ya
que en el nuevo las superficies de fricción vienen con un mejor acabado en el cual todos los
picos de las rugosidades prácticamente tienen la misma altura y el proceso de asentamiento
solo se limita a pulir menos del 1% del total de picos; en los motores Diesel recién reparados
este proceso es más dispendioso porque el total de picos que es necesario pulir es alrededor
del 5% de ellos. El proceso de asentamiento en los motores Diesel nuevos, como es obvio, es
menos demorado, menos susceptible a que los mecanismos fallen y por lo tanto garantiza una
disponibilidad más inmediata del motor Diesel. Con el motor Diesel recién reparado, si se
tienen en cuenta las recomendaciones de un correcto asentamiento es factible lograr una
disponibilidad de dicho motor Diesel muy cercana a la del motor Diesel nuevo
ANALISIS DEL DESGASTE
El desgaste es multifacético y no hay una manera exacta de definir este fenómeno altamente
costoso para los departamentos de mantenimiento; sin embargo se puede considerar como la
pérdida de material que sufre un elemento, en este caso mecánico, que hace que su forma
geométrica cambie y que su funcionamiento se vuelva errático y antifuncional. El análisis de la
tendencia normal al desgaste de un mecanismo permite elaborar la curva tribológica para cada
uno de los elementos metálicos que lo constituyen.
CURVA TRIBOLÓGICA DE DESGASTE DEL PISTÓN
DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Hay múltiples razones por las cuales en un mecanismo se puede presentar el desgaste ya sea
adhesivo, abrasivo, corrosivo, erosivo, por cavitación, ó por corrientes eléctricas. Cualquiera de
ellos puede ser el resultado del acercamiento de dos superficies que se mueven la una con
respecto a la otra y que trabajan bajo condiciones de película fluida ó por la presencia de
partículas sólidas en una concentración por encima de la máxima permisible ya sea que la
lubricación sea EHL ó fluida.
Las técnicas más importantes para evaluar el desgaste de un mecanismo son:
Espectrofotometría por Emisión Atómica
Es la prueba tradicional de desgaste que permite analizar el contenido en ppm (partes por
millón) de cada elemento metálico presente en la muestra de aceite reflejando la tendencia
constante al desgaste de los componentes mecánicos que lubrica el aceite. La
Espectrofotometría por Emisión Atómica se efectúa paralelamente con el análisis Físico-
Químico del aceite usado.
Dentro del intervalo de cambio del aceite se pueden llevar a cabo uno ó más análisis de
desgaste; el número dependerá del tipo de máquina y de sus condiciones de operación. El
contenido en ppm de los diferentes metales presentes en la muestra de aceite usado debe
estar dentro de la tendencia constante al desgaste de ese elemento mecánico; si está por
encima existe la "posibilidad" de que se esté presentando un problema en el mecanismo como
por ejemplo desalineamientos, desbalanceos, etc. Los principales inconvenientes que presenta
la Espectrofotometría por Emisión Atómica para tomarla como herramienta única en la toma de
decisiones sobre la criticidad del desgaste de un componente mecánico es que no permite
evaluar las partículas mayores de 10 mm, ni el número ni su forma. No es lo mismo tener 100
ppm de hierro de un tamaño de 20 mm que de 2 mm. Por lo tanto cuando la tendencia
constante al desgaste de un componente mecánico de un determinado metal se sale en forma
continua y periódica (cada vez que se cumple la frecuencia de cambio del aceite) de su valor
normal y tiene una tendencia ascendente (si es constante es posible que hayan variado las
características del lubricante utilizado) es necesario recurrir inicialmente a la técnica del Conteo
de Partículas y finalmente a la Ferrografia para verificar si el incremento de la tendencia normal
al desgaste del mecanismo reviste alguna gravedad y es necesario por lo tanto programar la
parada del equipo y reemplazar el componente desgastado.
Durante la etapa productiva del mecanismo y si éste tiene una tendencia normal al desgaste no
es necesario recurrir a la Ferrografia; en la etapa del envejecimiento moral si es necesario
hacerlo para determinar exactamente en que momento se debe parar el equipo y reemplazarle
el componente desgastado. La tendencia constante normal al desgaste es típica para cada
mecanismo y tipo de lubricante y se determina (cuando el fabricante del equipo no la
especifica) con base en la duración del aceite que se está utilizando; puede ser diferente si se
cambia el tipo de lubricante. La presencia de metales dentro de la tendencia constante es
normal y tiene su origen en el desgaste que sufre la película límite cuando el mecanismo se
pone en movimiento ó se detiene y entran en contacto directo las superficies metálicas, ó
cuando se tienen condiciones de película fluida y se presentan variaciones en el tipo de flujo
pasando de laminar a turbulento. Un buen lubricante se caracteriza porque da lugar a una
tendencia constante al desgaste mínima.
Cuando dentro de una frecuencia de cambio del aceite, éste se analiza varias veces, el
contenido de cada metal es acumulativo llegando al valor de la tendencia constante cuando se
cumple la frecuencia de cambio del aceite.
Conteo de Partículas
Se lleva a cabo mediante la utilización de un Contador de Partículas (funciona con una base
óptica láser) que permite una medición absoluta de las partículas de 2 mm en adelante
presentes en una muestra del aceite (no especifica el tipo de material). Estos equipos trabajan
de acuerdo con las normas internacionales de filtración ISO 4406 y NAS 1638. La más utilizada
es la ISO 4406, la cual especifica el nivel de limpieza de un aceite con base en tres números, el
primero de los cuales indica el número de partículas mayores ó iguales a 2mm; el segundo a
5mm y el último a 15mm presentes en 100 ml de muestra del aceite evaluado.
Una vez que el análisis de desgaste por Espectrofotometría por Emisión Atómica indique que
hay un contenido de algún metal por fuera de su tendencia normal (existe la posibilidad de un
problema de desgaste), se procede a efectuar el Conteo de Partículas presentes en ese aceite.
Si las de 2 y 5 mm están por fuera del rango establecido para ese componente es un indicativo
de que se está presentando desgaste erosivo y se deben analizar las causas que lo están
generando (bajo Indice de Viscosidad del aceite, alta viscosidad ó presencia de partículas
sólidas), sin embargo este tipo de desgaste no es crítico pero se deben tomar las medidas
correctivas necesarias (como la filtración del aceite) ya que de lo contrario a mediano ó a largo
plazo puede llegar a causar la falla catastrófica del componente. Si las de 15 mm en adelante
están por fuera del código ISO es señal inequívoca de que un daño más grave se está
presentando en el mecanismo y por consiguiente se debe recurrir a la Ferrografia para tener un
panorama analítico de mayor amplitud que permita tomar decisiones más acertadas.
Es conveniente periódicamente, aún cuando el resultado del análisis de Espectrofotometría por
Emisión Atómica de dentro de la tendencia normal al desgaste, efectuarle al aceite un Conteo
de Partículas, ya que si en este caso el código ISO del aceite da por fuera del establecido para
ese componente es porque hay presencia de contaminantes (polvo, partículas sólidas, etc) en
el aceite y por consiguiente se debe filtrar. Cuando se utiliza el Conteo de Partículas (si no se
va a emplear la Espectrofotometría por Emisión Atómica) para evaluar el desgaste periódico de
un componente es necesario graficar el contenido de las partículas mayores ó iguales a 2 mm,
5 mm y 15 mm respectivamente y compararlos con el código ISO establecido para dicho
componente. La curva más crítica depende del espesor mínimo de la película lubricante (ho).
Las partículas de un tamaño igual ó superior a ho y en una concentración por encima de la
máxima permisible son las peligrosas, por lo tanto es necesario conocer el valor de ho, ó en
caso contrario calcularlo de acuerdo con el elemento que se esté lubricando. Cuando el
contenido de partículas se sale del código ISO establecido es necesario programar el cambio
del filtro de aceite del sistema y/ó proceder a filtrar el aceite hasta que quede bajo el código ISO
recomendado.
Ferrografía
La Ferrografía capta partículas metálicas en el rango de 0,1 a 500 mm, con lo cual cubre no
solamente el campo del desgaste anormal y traumático (10 a 100mm), sino que opera también
en el rango de la espectrofotometría de emisión atómica; permite clasificar las partículas
metálicas en el rango de £ 10 mm y > de 10 mm; y por medio del microscopio y de patrones de
reconocimiento, realiza un análisis de la forma y del tamaño de las partículas metálicas,
determinando el tipo de desgaste. Una vez que se ha determinado por espectrofotometría de
emisión atómica que se tiene una tendencia al desgaste ascendente y que el código ISO de
limpieza del aceite está por fuera de especificaciones, se procede a realizarle al aceite un
análisis de Ferrografía para evaluar la gravedad del desgaste que se está presentando en el
componente del equipo.
Es recomendable continuar realizando durante un periodo de tiempo determinado, tanto el
conteo de partículas como la Ferrografia hasta que la situación se normalice, ó se tome la
decisión de parar el equipo para cambiarle el componente afectado. Si la tendencia de las
partículas mayores de 10 mm analizadas por Ferrografia es constante y su forma es
redondeada, hay un problema crítico de desgaste abrasivo y es necesario corregir las causas
que lo están originando; si la tendencia es ascendente es necesario parar el equipo y cambiarle
el componente afectado; esto también se debe llevar a cabo cuando la tendencia de las
partículas mayores de 10 mm sea constante y su forma sea alargada ó puntiaguda.
Envejecimiento moral del elemento mecánico
Es la etapa en la cual el elemento mecánico ya ha alcanzado la vida a la fatiga y en cualquier
momento de ahí en adelante podría fallar intempestivamente; para evitar que esto ocurra y se
dañen otros elementos que estén en buen estado, es necesario utilizar simultáneamente la
Espectrofotometría por emisión atómica, el Conteo de Partículas y la Ferrografía y hacer las
evaluaciones respectivas siguiendo la metodología tratada anteriormente.
Conclusiones
Para tomar decisiones que conduzcan a la parada de un equipo rotativo con el fin de cambiarle
determinadas piezas es necesario contar con suficiente información estadística basada en los
análisis del desgaste por Espectrofotometría por Emisión Atómica, Conteo de Partículas y
Ferrografia. Sin esta información se pueden correr grandes riesgos que pueden conducir al
cambio a destiempo del componente ó a su falla catastrófica con altos costos de
mantenimiento.
Adicionalmente, en cualquier caso, siempre es necesario correlacionar los resultados de los
análisis de laboratorio efectuados a las propiedades Físico-Químicas del aceite usado y los del
desgaste; sólo así se podrá contar con una herramienta eficaz que le permitirá a los
departamentos de mantenimiento tomar decisiones acertadas.
VIDA DE LAS MAQUINAS
DEFINICION
La vida de las máquinas también conocida como vida a la fatiga, se define como el número de
horas que podrán alcanzar los diferentes componentes mecánicos que las constituyen
garantizando una producción continua, con bajos costos tanto por mantenimiento preventivo
como por consumo de energía. La vida proyectada de las máquinas se basa en los parámetros
que el fabricante tuvo en cuenta durante su diseño como cargas, velocidades, temperatura,
medio ambiente y materiales utilizados. Las nuevas teorías de vida esperada de los
componentes de las máquinas se basan, tanto en las condiciones operacionales bajo las
cuales las someten los usuarios como en el Indice de Viscosidad del lubricante utilizado, su
aplicación y su nivel de limpieza de acuerdo con la Norma ISO 4406.
CURVA TRIBOLOGICA
La curva tribológica de los componentes de una máquina es muy similar a la curva de la bañera
de Davis (referida a las diferentes etapas en las que pueden fallar los componentes de las
máquinas) y se conoce también como la curva de desgaste normal de cada uno de ellos a
través del tiempo ; es característica para cada uno de los diferentes metales que constituyen la
metalurgia de los mecanismos de la máquina y su contenido se específica en las partes por
millón (ppm ) que pueden haber presentes en el aceite que se está utilizando al cumplirse su
frecuencia de cambio. La curva tribólogica tiene tres etapas fundamentales que son:
improductiva ó asentamiento del componente, productiva ó vida a la fatiga y final ó vida
remanente (envejecimiento moral).
ETAPA IMPRODUCTIVA O ASENTAMIENTO DEL MECANISMO
El asentamiento ó despegue de dos superficies que van a trabajar moviéndose la una con
respecto a la otra en el mecanismo de un equipo, es la etapa más importante en la vida del
mecanismo y de ella dependerá que alcance su vida a la fatiga ó que ésta se vea reducida
considerablemente (conocida como mortalidad infantil); se presenta en las primeras horas de
operación del mecanismo y el tiempo de duración varía de acuerdo con el tipo de mecanismo,
los materiales utilizados, la rugosidad de las superficies, la clase de lubricante utilizado y la
operación del equipo.
Durante el proceso de mecanizado de las dos superficies del mecanismo nuevo es
prácticamente imposible garantizar que las crestas que componen su rugosidad serán
uniformes, por lo que habrá necesidad de eliminar intencionalmente las más sobresalientes
cuando las rugosidades se muevan la una con respecto a la otra; en la curva tribológica
aparecerá un elevado desgaste durante las primeras horas de operación de dicho mecanismo;
está situación es normal y el desgaste irá disminuyendo en la medida que las crestas más
sobresalientes se vayan puliendo. Las partículas metálicas que se desprenden se deben
evacuar del mecanismo lubricado ya que de lo contrario darán lugar a que se presente el
desgaste abrasivo el cual disminuirá considerablemente la vida de servicio del mecanismo.
Para obtener un correcto asentamiento de las rugosidades de las superficies del mecanismo
nuevo es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos:
·* No aplicar la carga normal de trabajo, sino la mínima posible ya que en ese momento el área
real de trabajo sólo estará constituida por los picos de las crestas de mayor tamaño. La presión
que actúa sobre la superficie de trabajo es igual a la fuerza sobre el área, así por ejemplo si se
tiene una fuerza de 100 kgf y un área real de soporte de carga de 100 cm2, se tendrá una
presión igual a 1kgf / cm2, si el mecanismo está nuevo el área será mucho menor, supóngase
50 cm2, lo que daría como resultado que si se le aplicara la carga normal de trabajo de 100 kgf
la presión sería igual a 2 kgf / cm2, sobrepasando posiblemente la de diseño y en la curva
esfuerzo - deformación de los materiales cuando el mecanismo se ponga en movimiento ó la
lubricación sea del tipo ElastoHidrodinámica (EHL) y las irregularidades de las superficies
interactúen es factible que el punto de trabajo quede localizado en la zona plástica dando lugar
a la fractura de las crestas y al inicio de micro grietas internas que se irán propagando hasta
destruir las superficies de fricción y por lo tanto el mecanismo. Si el mecanismo que se va a
asentar son los engranajes de un reductor de velocidad, la recomendación es trabajarlo en
vacío (acoplado solamente a la fuente motriz) por lo menos 48 horas, al cabo de las cuales se
le puede ir incrementando la carga hasta normalizar las condiciones de operación.
·* Propiciar desgaste erosivo entre las crestas de las rugosidades de las dos superficies
mediante la utilización de un aceite de un grado ISO de viscosidad mayor que el especificado
por el fabricante del mecanismo. Las capas de aceite en exceso entran forzadas entre las
crestas que se mueven la una con respecto a la otra, remueven la película límite que se
encuentra adherida a ellas y las irán desgastando lentamente por erosión hasta que la
rugosidad promedio de las dos superficies llegue a su valor normal. El exceso de viscosidad
acelerará el asentamiento del mecanismo, sin embargo si hay suficiente tiempo para esta
temprana etapa de la vida del mecanismo, se podrá llevar a cabo con el aceite recomendado
por el fabricante de la máquina. El empleo de un aceite de menor viscosidad propiciará el
desgaste adhesivo entre las crestas de las dos superficies con la desventaja de que al soldarse
al entrar en contacto se fracturarán generando grietas internas que se propagarán y destruirán
las superficies de fricción del mecanismo.
·* Si el sistema de lubricación del mecanismo es por salpique, el aceite se debe cambiar cada
48 horas de operación continua ó en su defecto se debe filtrar para retirarle las partículas
metálicas que se van desprendiendo durante el proceso de asentamiento. En caso de que el
aceite no se pueda filtrar directamente en el equipo rotativo sino que sea necesario cambiarlo,
se debe ir almacenando hasta que se tenga la cantidad suficiente para filtrarlo ya que sus
propiedades físico - químicas están en buen estado. Si el sistema de lubricación es por
circulación es necesario hacerle al aceite cada 48 horas de operación continua un conteo de
partículas según ISO 4406 para determinar en que momento se debe cambiar.
·* Hacerle al aceite cada 48 horas un análisis del contenido de metales en partes por millón
(ppm) y conteo de partículas según ISO 4406 para determinar en que momento se estabiliza el
desgaste del mecanismo y se da por terminada la etapa de asentamiento. El análisis del
desgaste se puede complementar con el chequeo de la temperatura de operación ya que ésta
irá disminuyendo hasta estabilizarse en la medida en que las crestas se vayan puliendo.
Cuando finalmente las rugosidades de las dos superficies se asientan el desgaste erosivo se
estabiliza en un valor y permanece aproximadamente constante durante la etapa productiva ó
vida a la fatiga del mecanismo.
ETAPA PRODUCTIVA O VIDA A LA FATIGA DEL MECANISMO
ETAPA PRODUCTIVA O VIDA A LA FATIGA DEL MECANISMOEsta etapa es la más
importante en la vida del mecanismo y tiene un rango de desgaste erosivo que permanece
aproximadamente constante a lo largo de su período de explotación y que con los lubricantes
que se conocen en la actualidad no puede llegar a ser cero; es característico para cada uno de
los metales que constituyen el mecanismo y depende de sus condiciones de operación, del tipo
de aceite utilizado, del índice de viscosidad (IV) y de la eficiencia de la filtración. La frecuencia
de cambio del aceite la determina la tendencia al desgaste erosivo del mecanismo, la cual la
especifica el fabricante y en caso tal de que no se conozca es necesario determinarla mediante
el análisis periódico del contenido de metales en ppm presentes en el aceite cada vez que éste
se cambia. Los factores que más inciden para que el mecanismo alcance su vida a la fatiga,
para que sea mayor ó para que ésta se reduzca considerablemente son el IV y la calidad de la
filtración del aceite.
El contenido de metales en ppm presentes en el aceite se analiza por espectro fotometría de
emisión atómica y se lleva a cabo cada vez que el aceite se cambie; la cantidad de partículas
metálicas debe ser aproximadamente igual a la tendencia al desgaste del mecanismo, si es
menor es un buen síntoma de que el mecanismo está trabajando correctamente y si es mayor
es porque algo anormal está sucediendo. En este último caso se cambia el aceite y en el
período que sigue se le analiza el contenido de metales por lo menos tres veces antes de que
se cumpla la frecuencia de cambio, si la situación se normaliza el problema fue ocasionado
probablemente por sobrecargas ó por contaminación del aceite con polvo del medio ambiente
lo cual se podría comprobar si el contenido de Silicio (Si) en ppm fue alto cuando se presentó el
desgaste del mecanismo por fuera de su tendencia normal, en caso contrario si el problema del
alto contenido de partículas metálicas en ppm en el aceite persiste, es necesario en el período
que sigue hacerle un seguimiento al mecanismo con técnicas como el chequeo de la
temperatura de operación, análisis del espectro frecuencial de las vibraciones para determinar
si hay algún tipo de problema en el mecanismo como desalineamiento, desbalanceo, roces,
solturas, etc, conteo de partículas según ISO 4406 y ferrografía; comparando los resultados de
estas técnicas es factible conocer con mucha exactitud la causa real del desgaste del
mecanismo.
ETAPA FINAL O REMANEMTE DEL MECANISMO
Una vez que se ha alcanzado la vida a la fatiga del mecanismo, la curva de desgaste se vuelve
ascendente y el análisis del contenido de metales en ppm entre cambios del aceite va
mostrando una rata de crecimiento exponencial lo cual es un claro indicio de que la vida del
mecanismo está llegando a su fin. En esta etapa es muy importante conocer con mucha
aproximación cuando se debe parar la máquina para cambiarle dicho mecanismo, ya que si se
hace a destiempo se desaprovecharía parte de su vida residual generando costos de
mantenimiento y pérdidas de producción y por el contrario si se sobrepasa el tiempo máximo
que puede trabajar el mecanismo con confiabilidad se produciría su falla catastrófica con
graves consecuencias para el sistema productivo de la empresa.
Para determinar con mucha exactitud el momento en que se debe parar la máquina para
intervenirla, es necesario utilizar técnicas de monitoreo como el chequeo de la temperatura de
operación, análisis del espectro frecuencial de las vibraciones , conteo de partículas según ISO
4406 y ferrografía. Esta última técnica es una de las más importantes ya que conociendo el
tamaño de las partículas, su forma y el tipo de material es factible conocer la gravedad y el tipo
de desgaste que se está presentando en el mecanismo.
CURVA TRIBOLOGICA POSITIVA Y NEGATIVA DE UN MECANISMO
CURVA TRIBOLOGICA POSITIVA Y NEGATIVA DE UN MECANISMOLa curva tribológica
positiva de un mecanismo se proyecta por debajo de la tendencia al desgaste especificada por
el fabricante y se presenta cuando en su lubricación se utiliza un aceite que por lo regular es
sintético con un IV mayor que el que se ha venido utilizando y / ó se mantiene el aceite con un
código ISO de limpieza mayor que el especificado para el tipo de mecanismo lubricado. Esta
curva es de alta productividad y aumenta la confiabilidad de la máquina; no es fácil de obtener
en la práctica porque se requiere un alto nivel de conocimientos por parte del personal de
mantenimiento en los temas de la lubricación y de la filtración.
La curva tribológica negativa de un mecanismo se proyecta por encima de la tendencia al
desgaste especificada por el fabricante y se presenta por múltiples causas entre las que se
tienen un mal asentamiento de las rugosidades, una operación incorrecta del mecanismo, una
mala lubricación y altas vibraciones ocasionadas por desalineamiento , desbalanceo, etc. Esta
curva es muy fácil de que se presente en la práctica y da lugar a que el mecanismo lubricado
se tenga que cambiar mucho antes de la terminación de su vida a la fatiga, generando altos
costos de mantenimiento. Una vez que se detecta que la tendencia al desgaste del mecanismo
es anormal se pueden hacer algunos correctivos para normalizarla siendo los más importantes
la utilización de lubricantes sintéticos con altos IV y la implementación de programas
preventivos de filtración del aceite. Si la temperatura de operación del mecanismo, medida en
la carcasa, es superior a los 50°C se debe analizar si el calor generado es por exceso de
fricción en el mecanismo en cuyo caso se debe hacer un estudio del coeficiente de fricción de
la película lubricante del lubricante utilizado y finalmente considerar la posibilidad de refrigerar
el aceite para mantenerlo como máximo en 50°C.

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  • 1. ASENTAMIENTO DE MOTORES DIESEL El asentamiento de los motores Diesel es uno de los requerimientos más importantes que es necesario llevar a cabo ya sea que el motor Diesel sea nuevo ó recién reparado, aunque en esta última situación la condición del asentamiento se vuelve más crítica debido a que cuando el motor Diesel es nuevo, los procesos de acabado de las superficies que van a estar sometidas a fricción son más controlados mientras que en el segundo, a pesar de que quienes reparan los motores Diesel, normalmente son representantes de los fabricantes y tienen procesos de mecanizado equivalentes, es factible que las herramientas utilizadas, la calidad de la mano de obra, etc, no sean iguales y por lo tanto se presenten pequeñas diferencias que en la práctica van a reducir ostensiblemente la vida de servicio de los componentes del motor Diesel y por lo tanto la productividad de estas máquinas. ASENTAMIENTO O DESPEGUE DEL MOTOR DIESEL El asentamiento del motor Diesel se debe llevar a cabo en las primeras horas de operación y tiene como objetivo "pulir" a nivel microscópico los picos más sobresalientes de las irregularidades de las superficies del motor Diesel que van a estar sometidas a fricción durante los procesos de explotación del motor Diesel. El asentamiento se debe llevar a cabo de una manera controlada y siguiendo las recomendaciones del fabricante del motor Diesel, si éstas no se siguen al pie de la letra ó si el motor Diesel no se asienta, no quiere decir que éste va a fallar catastróficamente de manera inmediata; los problemas se reflejarán a lo largo de la vida útil del motor Diesel, la cual se verá ostensiblemente reducida; éste puede ser el caso de un motor Diesel cuya vida de servicio es de 400.000 kilómetros siempre y cuando se sigan los procesos de asentamiento recomendados, si estos no se llevan a cabo, la vida de servicio puede ser del orden de los 300.000 ó menos kilómetros de recorrido. CARACTERÍSTICAS DEL ASENTAMIENTO Para entender correctamente el proceso de asentamiento es necesario tener en cuenta que aunque visualmente y al tacto las superficies de fricción de los componentes del motor Diesel son "completamente lisas" realmente si pudiésemos observarlas en un microscopio y agrandarlas unas 2.000 veces veríamos que éstas están constituidas por millones de pequeñas rugosidades compuestas por valles y picos de una topografía muy irregular, con algunos sectores donde hay picos más sobresalientes que otros. En concordancia con la segunda ley de la fricción que dice " la fricción depende del área real y no del área aparente" se puede llegar a la conclusión que cuando los mecanismos están nuevos ó recién reparados el área de soporte de carga es menor porque va estar constituida solamente por la sumatoria de las áreas de los picos más sobresalientes y por lo tanto si se le aplica al mecanismo la carga de diseño, el esfuerzo sobre él será mucho mayor el de diseño y en consecuencia la fatiga del material se acelerará acortando su vida de servicio. Durante las primeras horas de operación del motor Diesel, los picos más altos de una de las superficies sometidas a fricción sobresalen por fuera de la película lubricante y chocan con los de la otra superficie, rompiendo la película límite formada por el aditivo anti-desgaste y/ó de Extrema Presión, se sueldan y se fracturan generando grietas internas que se propagan hasta salir a la superficie dando lugar al pitting y finalmente al deterioro del mecanismo. Para evitar que se presente la fractura de los picos más sobresalientes, es necesario garantizar que estos desaparezcan mediante un proceso de pulimiento suave que se vaya presentando a medida que se desarrolla el proceso de asentamiento. Las partículas que se desprenden a su vez dan lugar a desgaste abrasivo al ser de un tamaño igual ó mayor al espesor de la película lubricante. Cómo lograr un correcto asentamiento El pulimiento suave de los picos más sobresalientes de las superficies sometidas a fricción se logra generando un desgaste erosivo adicional entre las mismas mediante la utilización de un aceite de mayor viscosidad ó de un aceite formulado exclusivamente por los fabricantes de aceites para procesos de asentamiento de motores Diesel. Al ser el aceite de mayor viscosidad, el exceso de capas de la película lubricante barren la película límite y hacen que el movimiento de dicha capa límite con respecto a las superficies de fricción genere erosión. En el
  • 2. proceso de asentamiento juega un papel muy importante la carga que actúa sobre el mecanismo y su velocidad de operación; en cuanto a la carga se debe tener en cuenta que ésta sea lo menos posible para lo cual si el motor Diesel se puede trabajar en vacío unas cuantas horas sería muy recomendable hacerlo y en cuanto a la velocidad, por lo regular los fabricantes de motores Diesel de gran renombre especifican que ésta no sea superior a las 1500 rpm. Durante el proceso de asentamiento, es necesario cambiar los filtros de aceite y el aceite dentro de los intervalos especificados por el fabricante del motor Diesel, por lo regular este intervalo es de cada 2.500 kilómetros ó 40 horas, lo que ocurra primero. Este mantenimiento preventivo se debe llevar a cabo durante el tiempo que dure el asentamiento del motor Diesel. Ventajas de un correcto asentamiento Las más importantes son: ·*Alcanzar la vida de diseño de los diferentes componentes del motor Diesel. ·*Evitar fallas intempestivas de algún componente del motor Diesel. ·*Garantizar que no se va a presentar desgaste abrasivo en los componentes del motor Diesel como resultado del desprendimiento de partículas de un tamaño igual ó mayor al espesor de la película lubricante. ·*Evitar que se presenten fisuras ó microgrietas en las superficies de fricción. Asentamiento del motor Diesel nuevo versus el motor reparado Es mucho más crítico asentar un motor Diesel recién reparado que un motor Diesel nuevo ya que en el nuevo las superficies de fricción vienen con un mejor acabado en el cual todos los picos de las rugosidades prácticamente tienen la misma altura y el proceso de asentamiento solo se limita a pulir menos del 1% del total de picos; en los motores Diesel recién reparados este proceso es más dispendioso porque el total de picos que es necesario pulir es alrededor del 5% de ellos. El proceso de asentamiento en los motores Diesel nuevos, como es obvio, es menos demorado, menos susceptible a que los mecanismos fallen y por lo tanto garantiza una disponibilidad más inmediata del motor Diesel. Con el motor Diesel recién reparado, si se tienen en cuenta las recomendaciones de un correcto asentamiento es factible lograr una disponibilidad de dicho motor Diesel muy cercana a la del motor Diesel nuevo ANALISIS DEL DESGASTE El desgaste es multifacético y no hay una manera exacta de definir este fenómeno altamente costoso para los departamentos de mantenimiento; sin embargo se puede considerar como la pérdida de material que sufre un elemento, en este caso mecánico, que hace que su forma geométrica cambie y que su funcionamiento se vuelva errático y antifuncional. El análisis de la tendencia normal al desgaste de un mecanismo permite elaborar la curva tribológica para cada uno de los elementos metálicos que lo constituyen.
  • 3. CURVA TRIBOLÓGICA DE DESGASTE DEL PISTÓN DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA Hay múltiples razones por las cuales en un mecanismo se puede presentar el desgaste ya sea adhesivo, abrasivo, corrosivo, erosivo, por cavitación, ó por corrientes eléctricas. Cualquiera de ellos puede ser el resultado del acercamiento de dos superficies que se mueven la una con respecto a la otra y que trabajan bajo condiciones de película fluida ó por la presencia de partículas sólidas en una concentración por encima de la máxima permisible ya sea que la lubricación sea EHL ó fluida. Las técnicas más importantes para evaluar el desgaste de un mecanismo son: Espectrofotometría por Emisión Atómica Es la prueba tradicional de desgaste que permite analizar el contenido en ppm (partes por millón) de cada elemento metálico presente en la muestra de aceite reflejando la tendencia constante al desgaste de los componentes mecánicos que lubrica el aceite. La Espectrofotometría por Emisión Atómica se efectúa paralelamente con el análisis Físico- Químico del aceite usado. Dentro del intervalo de cambio del aceite se pueden llevar a cabo uno ó más análisis de desgaste; el número dependerá del tipo de máquina y de sus condiciones de operación. El contenido en ppm de los diferentes metales presentes en la muestra de aceite usado debe estar dentro de la tendencia constante al desgaste de ese elemento mecánico; si está por encima existe la "posibilidad" de que se esté presentando un problema en el mecanismo como por ejemplo desalineamientos, desbalanceos, etc. Los principales inconvenientes que presenta la Espectrofotometría por Emisión Atómica para tomarla como herramienta única en la toma de decisiones sobre la criticidad del desgaste de un componente mecánico es que no permite evaluar las partículas mayores de 10 mm, ni el número ni su forma. No es lo mismo tener 100 ppm de hierro de un tamaño de 20 mm que de 2 mm. Por lo tanto cuando la tendencia constante al desgaste de un componente mecánico de un determinado metal se sale en forma continua y periódica (cada vez que se cumple la frecuencia de cambio del aceite) de su valor normal y tiene una tendencia ascendente (si es constante es posible que hayan variado las características del lubricante utilizado) es necesario recurrir inicialmente a la técnica del Conteo de Partículas y finalmente a la Ferrografia para verificar si el incremento de la tendencia normal al desgaste del mecanismo reviste alguna gravedad y es necesario por lo tanto programar la parada del equipo y reemplazar el componente desgastado. Durante la etapa productiva del mecanismo y si éste tiene una tendencia normal al desgaste no es necesario recurrir a la Ferrografia; en la etapa del envejecimiento moral si es necesario hacerlo para determinar exactamente en que momento se debe parar el equipo y reemplazarle el componente desgastado. La tendencia constante normal al desgaste es típica para cada mecanismo y tipo de lubricante y se determina (cuando el fabricante del equipo no la especifica) con base en la duración del aceite que se está utilizando; puede ser diferente si se cambia el tipo de lubricante. La presencia de metales dentro de la tendencia constante es
  • 4. normal y tiene su origen en el desgaste que sufre la película límite cuando el mecanismo se pone en movimiento ó se detiene y entran en contacto directo las superficies metálicas, ó cuando se tienen condiciones de película fluida y se presentan variaciones en el tipo de flujo pasando de laminar a turbulento. Un buen lubricante se caracteriza porque da lugar a una tendencia constante al desgaste mínima. Cuando dentro de una frecuencia de cambio del aceite, éste se analiza varias veces, el contenido de cada metal es acumulativo llegando al valor de la tendencia constante cuando se cumple la frecuencia de cambio del aceite. Conteo de Partículas Se lleva a cabo mediante la utilización de un Contador de Partículas (funciona con una base óptica láser) que permite una medición absoluta de las partículas de 2 mm en adelante presentes en una muestra del aceite (no especifica el tipo de material). Estos equipos trabajan de acuerdo con las normas internacionales de filtración ISO 4406 y NAS 1638. La más utilizada es la ISO 4406, la cual especifica el nivel de limpieza de un aceite con base en tres números, el primero de los cuales indica el número de partículas mayores ó iguales a 2mm; el segundo a 5mm y el último a 15mm presentes en 100 ml de muestra del aceite evaluado. Una vez que el análisis de desgaste por Espectrofotometría por Emisión Atómica indique que hay un contenido de algún metal por fuera de su tendencia normal (existe la posibilidad de un problema de desgaste), se procede a efectuar el Conteo de Partículas presentes en ese aceite. Si las de 2 y 5 mm están por fuera del rango establecido para ese componente es un indicativo de que se está presentando desgaste erosivo y se deben analizar las causas que lo están generando (bajo Indice de Viscosidad del aceite, alta viscosidad ó presencia de partículas sólidas), sin embargo este tipo de desgaste no es crítico pero se deben tomar las medidas correctivas necesarias (como la filtración del aceite) ya que de lo contrario a mediano ó a largo plazo puede llegar a causar la falla catastrófica del componente. Si las de 15 mm en adelante están por fuera del código ISO es señal inequívoca de que un daño más grave se está presentando en el mecanismo y por consiguiente se debe recurrir a la Ferrografia para tener un panorama analítico de mayor amplitud que permita tomar decisiones más acertadas. Es conveniente periódicamente, aún cuando el resultado del análisis de Espectrofotometría por Emisión Atómica de dentro de la tendencia normal al desgaste, efectuarle al aceite un Conteo de Partículas, ya que si en este caso el código ISO del aceite da por fuera del establecido para ese componente es porque hay presencia de contaminantes (polvo, partículas sólidas, etc) en el aceite y por consiguiente se debe filtrar. Cuando se utiliza el Conteo de Partículas (si no se va a emplear la Espectrofotometría por Emisión Atómica) para evaluar el desgaste periódico de un componente es necesario graficar el contenido de las partículas mayores ó iguales a 2 mm, 5 mm y 15 mm respectivamente y compararlos con el código ISO establecido para dicho componente. La curva más crítica depende del espesor mínimo de la película lubricante (ho). Las partículas de un tamaño igual ó superior a ho y en una concentración por encima de la máxima permisible son las peligrosas, por lo tanto es necesario conocer el valor de ho, ó en caso contrario calcularlo de acuerdo con el elemento que se esté lubricando. Cuando el contenido de partículas se sale del código ISO establecido es necesario programar el cambio del filtro de aceite del sistema y/ó proceder a filtrar el aceite hasta que quede bajo el código ISO recomendado. Ferrografía La Ferrografía capta partículas metálicas en el rango de 0,1 a 500 mm, con lo cual cubre no solamente el campo del desgaste anormal y traumático (10 a 100mm), sino que opera también en el rango de la espectrofotometría de emisión atómica; permite clasificar las partículas metálicas en el rango de £ 10 mm y > de 10 mm; y por medio del microscopio y de patrones de reconocimiento, realiza un análisis de la forma y del tamaño de las partículas metálicas, determinando el tipo de desgaste. Una vez que se ha determinado por espectrofotometría de emisión atómica que se tiene una tendencia al desgaste ascendente y que el código ISO de limpieza del aceite está por fuera de especificaciones, se procede a realizarle al aceite un análisis de Ferrografía para evaluar la gravedad del desgaste que se está presentando en el componente del equipo.
  • 5. Es recomendable continuar realizando durante un periodo de tiempo determinado, tanto el conteo de partículas como la Ferrografia hasta que la situación se normalice, ó se tome la decisión de parar el equipo para cambiarle el componente afectado. Si la tendencia de las partículas mayores de 10 mm analizadas por Ferrografia es constante y su forma es redondeada, hay un problema crítico de desgaste abrasivo y es necesario corregir las causas que lo están originando; si la tendencia es ascendente es necesario parar el equipo y cambiarle el componente afectado; esto también se debe llevar a cabo cuando la tendencia de las partículas mayores de 10 mm sea constante y su forma sea alargada ó puntiaguda. Envejecimiento moral del elemento mecánico Es la etapa en la cual el elemento mecánico ya ha alcanzado la vida a la fatiga y en cualquier momento de ahí en adelante podría fallar intempestivamente; para evitar que esto ocurra y se dañen otros elementos que estén en buen estado, es necesario utilizar simultáneamente la Espectrofotometría por emisión atómica, el Conteo de Partículas y la Ferrografía y hacer las evaluaciones respectivas siguiendo la metodología tratada anteriormente. Conclusiones Para tomar decisiones que conduzcan a la parada de un equipo rotativo con el fin de cambiarle determinadas piezas es necesario contar con suficiente información estadística basada en los análisis del desgaste por Espectrofotometría por Emisión Atómica, Conteo de Partículas y Ferrografia. Sin esta información se pueden correr grandes riesgos que pueden conducir al cambio a destiempo del componente ó a su falla catastrófica con altos costos de mantenimiento. Adicionalmente, en cualquier caso, siempre es necesario correlacionar los resultados de los análisis de laboratorio efectuados a las propiedades Físico-Químicas del aceite usado y los del desgaste; sólo así se podrá contar con una herramienta eficaz que le permitirá a los departamentos de mantenimiento tomar decisiones acertadas. VIDA DE LAS MAQUINAS DEFINICION La vida de las máquinas también conocida como vida a la fatiga, se define como el número de horas que podrán alcanzar los diferentes componentes mecánicos que las constituyen garantizando una producción continua, con bajos costos tanto por mantenimiento preventivo como por consumo de energía. La vida proyectada de las máquinas se basa en los parámetros que el fabricante tuvo en cuenta durante su diseño como cargas, velocidades, temperatura, medio ambiente y materiales utilizados. Las nuevas teorías de vida esperada de los componentes de las máquinas se basan, tanto en las condiciones operacionales bajo las cuales las someten los usuarios como en el Indice de Viscosidad del lubricante utilizado, su aplicación y su nivel de limpieza de acuerdo con la Norma ISO 4406. CURVA TRIBOLOGICA La curva tribológica de los componentes de una máquina es muy similar a la curva de la bañera de Davis (referida a las diferentes etapas en las que pueden fallar los componentes de las máquinas) y se conoce también como la curva de desgaste normal de cada uno de ellos a través del tiempo ; es característica para cada uno de los diferentes metales que constituyen la metalurgia de los mecanismos de la máquina y su contenido se específica en las partes por millón (ppm ) que pueden haber presentes en el aceite que se está utilizando al cumplirse su frecuencia de cambio. La curva tribólogica tiene tres etapas fundamentales que son: improductiva ó asentamiento del componente, productiva ó vida a la fatiga y final ó vida remanente (envejecimiento moral). ETAPA IMPRODUCTIVA O ASENTAMIENTO DEL MECANISMO El asentamiento ó despegue de dos superficies que van a trabajar moviéndose la una con respecto a la otra en el mecanismo de un equipo, es la etapa más importante en la vida del mecanismo y de ella dependerá que alcance su vida a la fatiga ó que ésta se vea reducida
  • 6. considerablemente (conocida como mortalidad infantil); se presenta en las primeras horas de operación del mecanismo y el tiempo de duración varía de acuerdo con el tipo de mecanismo, los materiales utilizados, la rugosidad de las superficies, la clase de lubricante utilizado y la operación del equipo. Durante el proceso de mecanizado de las dos superficies del mecanismo nuevo es prácticamente imposible garantizar que las crestas que componen su rugosidad serán uniformes, por lo que habrá necesidad de eliminar intencionalmente las más sobresalientes cuando las rugosidades se muevan la una con respecto a la otra; en la curva tribológica aparecerá un elevado desgaste durante las primeras horas de operación de dicho mecanismo; está situación es normal y el desgaste irá disminuyendo en la medida que las crestas más sobresalientes se vayan puliendo. Las partículas metálicas que se desprenden se deben evacuar del mecanismo lubricado ya que de lo contrario darán lugar a que se presente el desgaste abrasivo el cual disminuirá considerablemente la vida de servicio del mecanismo. Para obtener un correcto asentamiento de las rugosidades de las superficies del mecanismo nuevo es necesario tener en cuenta los siguientes aspectos: ·* No aplicar la carga normal de trabajo, sino la mínima posible ya que en ese momento el área real de trabajo sólo estará constituida por los picos de las crestas de mayor tamaño. La presión que actúa sobre la superficie de trabajo es igual a la fuerza sobre el área, así por ejemplo si se tiene una fuerza de 100 kgf y un área real de soporte de carga de 100 cm2, se tendrá una presión igual a 1kgf / cm2, si el mecanismo está nuevo el área será mucho menor, supóngase 50 cm2, lo que daría como resultado que si se le aplicara la carga normal de trabajo de 100 kgf la presión sería igual a 2 kgf / cm2, sobrepasando posiblemente la de diseño y en la curva esfuerzo - deformación de los materiales cuando el mecanismo se ponga en movimiento ó la lubricación sea del tipo ElastoHidrodinámica (EHL) y las irregularidades de las superficies interactúen es factible que el punto de trabajo quede localizado en la zona plástica dando lugar a la fractura de las crestas y al inicio de micro grietas internas que se irán propagando hasta destruir las superficies de fricción y por lo tanto el mecanismo. Si el mecanismo que se va a asentar son los engranajes de un reductor de velocidad, la recomendación es trabajarlo en vacío (acoplado solamente a la fuente motriz) por lo menos 48 horas, al cabo de las cuales se le puede ir incrementando la carga hasta normalizar las condiciones de operación. ·* Propiciar desgaste erosivo entre las crestas de las rugosidades de las dos superficies mediante la utilización de un aceite de un grado ISO de viscosidad mayor que el especificado por el fabricante del mecanismo. Las capas de aceite en exceso entran forzadas entre las crestas que se mueven la una con respecto a la otra, remueven la película límite que se encuentra adherida a ellas y las irán desgastando lentamente por erosión hasta que la rugosidad promedio de las dos superficies llegue a su valor normal. El exceso de viscosidad acelerará el asentamiento del mecanismo, sin embargo si hay suficiente tiempo para esta temprana etapa de la vida del mecanismo, se podrá llevar a cabo con el aceite recomendado por el fabricante de la máquina. El empleo de un aceite de menor viscosidad propiciará el desgaste adhesivo entre las crestas de las dos superficies con la desventaja de que al soldarse al entrar en contacto se fracturarán generando grietas internas que se propagarán y destruirán las superficies de fricción del mecanismo. ·* Si el sistema de lubricación del mecanismo es por salpique, el aceite se debe cambiar cada 48 horas de operación continua ó en su defecto se debe filtrar para retirarle las partículas metálicas que se van desprendiendo durante el proceso de asentamiento. En caso de que el aceite no se pueda filtrar directamente en el equipo rotativo sino que sea necesario cambiarlo, se debe ir almacenando hasta que se tenga la cantidad suficiente para filtrarlo ya que sus propiedades físico - químicas están en buen estado. Si el sistema de lubricación es por circulación es necesario hacerle al aceite cada 48 horas de operación continua un conteo de partículas según ISO 4406 para determinar en que momento se debe cambiar. ·* Hacerle al aceite cada 48 horas un análisis del contenido de metales en partes por millón (ppm) y conteo de partículas según ISO 4406 para determinar en que momento se estabiliza el desgaste del mecanismo y se da por terminada la etapa de asentamiento. El análisis del desgaste se puede complementar con el chequeo de la temperatura de operación ya que ésta irá disminuyendo hasta estabilizarse en la medida en que las crestas se vayan puliendo.
  • 7. Cuando finalmente las rugosidades de las dos superficies se asientan el desgaste erosivo se estabiliza en un valor y permanece aproximadamente constante durante la etapa productiva ó vida a la fatiga del mecanismo. ETAPA PRODUCTIVA O VIDA A LA FATIGA DEL MECANISMO ETAPA PRODUCTIVA O VIDA A LA FATIGA DEL MECANISMOEsta etapa es la más importante en la vida del mecanismo y tiene un rango de desgaste erosivo que permanece aproximadamente constante a lo largo de su período de explotación y que con los lubricantes que se conocen en la actualidad no puede llegar a ser cero; es característico para cada uno de los metales que constituyen el mecanismo y depende de sus condiciones de operación, del tipo de aceite utilizado, del índice de viscosidad (IV) y de la eficiencia de la filtración. La frecuencia de cambio del aceite la determina la tendencia al desgaste erosivo del mecanismo, la cual la especifica el fabricante y en caso tal de que no se conozca es necesario determinarla mediante el análisis periódico del contenido de metales en ppm presentes en el aceite cada vez que éste se cambia. Los factores que más inciden para que el mecanismo alcance su vida a la fatiga, para que sea mayor ó para que ésta se reduzca considerablemente son el IV y la calidad de la filtración del aceite. El contenido de metales en ppm presentes en el aceite se analiza por espectro fotometría de emisión atómica y se lleva a cabo cada vez que el aceite se cambie; la cantidad de partículas metálicas debe ser aproximadamente igual a la tendencia al desgaste del mecanismo, si es menor es un buen síntoma de que el mecanismo está trabajando correctamente y si es mayor es porque algo anormal está sucediendo. En este último caso se cambia el aceite y en el período que sigue se le analiza el contenido de metales por lo menos tres veces antes de que se cumpla la frecuencia de cambio, si la situación se normaliza el problema fue ocasionado probablemente por sobrecargas ó por contaminación del aceite con polvo del medio ambiente lo cual se podría comprobar si el contenido de Silicio (Si) en ppm fue alto cuando se presentó el desgaste del mecanismo por fuera de su tendencia normal, en caso contrario si el problema del alto contenido de partículas metálicas en ppm en el aceite persiste, es necesario en el período que sigue hacerle un seguimiento al mecanismo con técnicas como el chequeo de la temperatura de operación, análisis del espectro frecuencial de las vibraciones para determinar si hay algún tipo de problema en el mecanismo como desalineamiento, desbalanceo, roces, solturas, etc, conteo de partículas según ISO 4406 y ferrografía; comparando los resultados de estas técnicas es factible conocer con mucha exactitud la causa real del desgaste del mecanismo. ETAPA FINAL O REMANEMTE DEL MECANISMO Una vez que se ha alcanzado la vida a la fatiga del mecanismo, la curva de desgaste se vuelve ascendente y el análisis del contenido de metales en ppm entre cambios del aceite va mostrando una rata de crecimiento exponencial lo cual es un claro indicio de que la vida del mecanismo está llegando a su fin. En esta etapa es muy importante conocer con mucha aproximación cuando se debe parar la máquina para cambiarle dicho mecanismo, ya que si se hace a destiempo se desaprovecharía parte de su vida residual generando costos de mantenimiento y pérdidas de producción y por el contrario si se sobrepasa el tiempo máximo que puede trabajar el mecanismo con confiabilidad se produciría su falla catastrófica con graves consecuencias para el sistema productivo de la empresa. Para determinar con mucha exactitud el momento en que se debe parar la máquina para intervenirla, es necesario utilizar técnicas de monitoreo como el chequeo de la temperatura de operación, análisis del espectro frecuencial de las vibraciones , conteo de partículas según ISO 4406 y ferrografía. Esta última técnica es una de las más importantes ya que conociendo el tamaño de las partículas, su forma y el tipo de material es factible conocer la gravedad y el tipo de desgaste que se está presentando en el mecanismo. CURVA TRIBOLOGICA POSITIVA Y NEGATIVA DE UN MECANISMO CURVA TRIBOLOGICA POSITIVA Y NEGATIVA DE UN MECANISMOLa curva tribológica positiva de un mecanismo se proyecta por debajo de la tendencia al desgaste especificada por el fabricante y se presenta cuando en su lubricación se utiliza un aceite que por lo regular es
  • 8. sintético con un IV mayor que el que se ha venido utilizando y / ó se mantiene el aceite con un código ISO de limpieza mayor que el especificado para el tipo de mecanismo lubricado. Esta curva es de alta productividad y aumenta la confiabilidad de la máquina; no es fácil de obtener en la práctica porque se requiere un alto nivel de conocimientos por parte del personal de mantenimiento en los temas de la lubricación y de la filtración. La curva tribológica negativa de un mecanismo se proyecta por encima de la tendencia al desgaste especificada por el fabricante y se presenta por múltiples causas entre las que se tienen un mal asentamiento de las rugosidades, una operación incorrecta del mecanismo, una mala lubricación y altas vibraciones ocasionadas por desalineamiento , desbalanceo, etc. Esta curva es muy fácil de que se presente en la práctica y da lugar a que el mecanismo lubricado se tenga que cambiar mucho antes de la terminación de su vida a la fatiga, generando altos costos de mantenimiento. Una vez que se detecta que la tendencia al desgaste del mecanismo es anormal se pueden hacer algunos correctivos para normalizarla siendo los más importantes la utilización de lubricantes sintéticos con altos IV y la implementación de programas preventivos de filtración del aceite. Si la temperatura de operación del mecanismo, medida en la carcasa, es superior a los 50°C se debe analizar si el calor generado es por exceso de fricción en el mecanismo en cuyo caso se debe hacer un estudio del coeficiente de fricción de la película lubricante del lubricante utilizado y finalmente considerar la posibilidad de refrigerar el aceite para mantenerlo como máximo en 50°C.