GESTION DE MANTENIMIENTOGua para el estudiante

Alonso Clavijo Guarnizo Ing. Qumico M.Sc.

CENTRO DE ALTOS ESTUDIOS GERENCIALES ISID Caracas, Venezuela, 2007.Edicin revisada y ampliada

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INDICE INTRODUCCION 1. CONCEPTOS BASICOS DEL MANTENIMIENTO 1.1. DEFINICION 1.3. PARAMETROS DEL MANTENIMIENTO 1.3.1. Disponibilidad 1.3.2. Confiabilidad 1.3.3. Mantenibilidad 1.3.4. Seguridad 1.3.5. Economa 1.3.6. Satisfaccin de las partes interesadas 1.4. INCIDENCIA ECONOMICA DEL MANTENIMIENTO 1.5. TIPOS DE MANTENIMIENTO 1.5.1. Correctivo 1.5.2. Preventivo 1.5.3. Predictivo 1.6. MODELOS DE MANTENIMIENTO 1.6.1. Modelo correctivo, operar hasta la falla 1.6.2. Modelo Sistemtico 1.6.3. Modelo condicional 1.6.4. Modelo alta disponibilidad 1.7. Qu ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO SE DEBE SEGUIR? 2. PRINCIPIOS DE LUBRICACION 2.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LUBRICACION 2.1.1. Friccin 2.1.2. Consecuencias de la friccin 2.2. LUBRICACION 2.3. TIPOS DE LUBRICANTES SEGN SU ESTADO DE AGREGACION 2.3.1. Gases 2.3.2. Lquidos 2.3.3. Slidos 2.4. TIPOS DE PELICULAS LUBRICANTES 2.4.1. Pelculas fluidas 2.4.2. Pelcula hidrodinmica 2.4.3. Pelcula hidrostrtica 2.4.4. Pelcula elastohidrodinmica 2.4.5. Pelcula de compresin 2.4.6. Pelcula mixta o capa lmite 2.4.7. Pelcula slida 2.5. FACTORES QUE AFECTAN LA LUBRICACION 2.5.1. Carga 8 10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 12 12 14 15 16 16 17 17 18 18 19 20 20 21 21 22 22 22 22 23 23 23 23 23 24 24 24 25 252

2.5.2. 2.5.3. 2.5.4. 2.6. 2.6.1. 2.6.1.1. 2.6.1.2. 2.6.1.3. 2.6.2. 2.6.2.1. 2.6.2.2. 2.6.2.3. 2.6.3. 2.6.4. 2.6.5. 2.6.6. 2.6.7. 2.6.8. 2.6.9. 2.6.10. 2.6.11. 2.6.12. 2.6.13. 2.6.14. 2.6.15. 2.6.16. 2.6.17. 2.6.18. 2.7. 2.7.1. 2.7.2. 2.7.3. 2.7.4. 2.7.5. 2.8. 2.8.1. 2.8.2. 2.9. 2.10. 2.10.1. 2.10.2. 2.10.3 2.10.4.

Velocidad Temperatura Ejemplo prctico de aplicacin de la curva FVCV PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES Viscosidad Viscosidad dinmica o absoluta Viscosidad cinemtica o comercial Viscosidad aparente Factores que afectan a la viscosidad Efecto de la temperatura Efecto de la velocidad de corte Efecto de las sustancias extraas Unidades de medida de la viscosidad ndice de viscosidad Densidad Consistencia Aceitosidad o lubricidad Rigidez elctrica Formacin de espuma Emulsibilidad Demulsibilidad Aeroemulsin Punto de goteo Punto de inflamacin Punto de combustin Punto de enturbiamiento Punto de congelacin Punto de floculacin PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS LUBRICANTES Nmero de neutralizacin (acidez, alcalinidad) Punto de anilina Antioxidantes Anticorrosivos Antiherrumbe MEDICION DE PROPIEDADES, EQUIPOS Y ENSAYO Viscosmetros capilares Viscosmetros rotatorios ENSAYOS DE GRASAS LUBRICANTES SISTEMAS DE CLASIFICACION DE LA VISCOSIDAD Clasificacin ISO para aceites industriales Clasificacin AGMA para aceites para engranajes Clasificacin SAE para aceites de motor Clasificacin SAE para lubricantes de transmisiones manuales y diferenciales.

25 26 27 28 28 28 29 30 30 30 30 32 32 33 34 35 35 35 36 37 37 38 38 38 38 39 39 40 40 40 41 41 42 42 42 43 43 45 45 45 46 47 473

2.11. 2.11.1. 2.11.2. 2.11.2.1. 2.11.2.2. 2.11.3. 2.11.3.1. 2.11.3.2. 2.11.3.3. 2.11.3.4. 2.11.3.5. 2.11.3.6. 2.11.3.7. 2.11.3.8. 2.11.3.9. 2.11.3.10. 2.11.3.11. 2.11.3.12. 2.11.3.13. 2.11.3.14. 2.11.3.15. 2.12. 2.13. 2.13.1. 2.13.2. 2.14. 2.14.1. 2.14.2. 2.14.3. 2.14.4. 2.15. 2.15.1. 2.15.1.1. 2.15.1.2. 2.15.2. 2.15.2.1. 2.15.2.2. 2.15.2.3. 3. 3.1. 3.2 3.3. 3.3.1.

ACEITES LUBRICANTES composicin Aceites Bsicos Aceites bsicos de origen mineral Aceites bsicos sintticos Aditivos Antioxidantes Antidesgaste Extrema presin Detergentes y dispersantes Antiespumantes Antiherrumbe Anticorrosivos Depresores de punto de fluidez Mejoradores de ndice de viscosidad Colorantes Emulsificantes Demulsificantes Bactericidas Promotores de adherencia Agentes grasos ACEITES DE USO AUTOMOTOR EVOLUCION Y SISTEMA DE CLASIFICACION Clasificacin API Niveles de servicio API TIPOS DE LUBRICACION Lubricacin hidrodinmica Lubricacin elasto-hidrodinmica Lubricacin lmite Lubricacin hidrosttica SISTEMAS DE LUBRICACION Sistemas de lubricacin centralizada de circuitos mltiples Sistema para lubricacin hidrosttica Sistema para lubricacin de cadenas Sistemas de lubricacin por cantidades mnimas Sistema de lubricacin por aire comprimido Sistema MQL interno Sistema MQL externo METODOLOGIA 5SQU ES LA ESTRATEGIA DE LAS 5S? NECESIDADES DE LA ESTRATEGIA 5S QU ES SEIRI? Beneficios del SEIRI

49 49 49 49 50 51 51 51 51 52 52 52 53 53 53 53 53 54 54 54 54 54 55 56 56 63 63 64 64 64 64 65 65 65 66 66 67 67 72 72 73 73 744

3.3.2. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.5. 3.5.1 3.5.2. 3.6. 3.6.1. 3.6.2 3.7. 3.7.1. 3.7.2 3.7.3. 3.8. 3.9. 3.9.1. 3.9.2. 3.10. 3.10.1. 3.10.1.1. 3.10.1.2. 3.10.2. 3.10.2.1. 3.10.2.2. 3.11. 4. 4.1. 4.1.1. 4.1.2. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3. 5.3.4. 5.3.5.

Cmo implantar el SEIRI QU ES SEITON? Beneficios del SEITON para el trabajador Beneficios organizativos Como implementar el SEITON Conclusin QU ES SEISO? Beneficios del SEISO Implantacin del SEISO o limpieza QU ES SEIKETSU? Beneficios del SEIKETSU Como implantar la limpieza estandarizada QU ES SHITSUKE? Beneficios de aplicar SHITSUKE Propsito Como implantar SHITSUKE BENEFICIO DE LAS 5S PARADIGMAS QUE IMPOSIBILITAN LA IMPLANTACION DE LAS 5S Paradigmas de la direccin Paradigmas de los operarios DE LA 6 A LA 9 S Relacionadas con la mejora de Usted mismo SHIKARI - Constancia SHITSUKOKU - Compromiso Relacionadas con la organizacin y la empresa SEISHOO - Coordinacin SEIDO - Sincronizacin NECESIDAD DE IMPLANTAR 9S METODOLOGA PARA LA APLICACION DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO METODO PARA LA APLICACIN DEL MANTENIMIENTO PREVENTIVO

75 77 78 78 79 81 82 82 83 85 86 86 87 88 88 88 90 91 91 92 93 93 93 93 93 93 94 94 95 95 96 97 100 101 101 103 103 106 110 111 1125

Clasificacin y priorizacin de equipos. La distribucin de Pareto. Curva ABCElaboracin de un grfico de Pareto METODOLOGIA KAIZEN ORIGEN CONTEXTO EL KAIZEN EN ACCION Control de Calidad Total El Sistema de Produccin Justo a Tiempo (Just in Time JIT) Mantenimiento Productivo Total - MPT Despliegue de Polticas Sistema de sugerencias

5.3.6. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. 5.10.1. 5.10.2. 5.10.3. 5.11. 5.12. 5.13. 5.14. 5.15. 6. 6.1. 6.2. 7. 7.1. 7.1.1. 7.1.2. 7.1.3. 7.2. 8. 8.1. 8.1.1. 8.1.2. 8.1.3. 9. 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 10. 10.1. 10.2

Actividades de grupos pequeos EL KAIZEN Y SU META ESTRATEGICA LA ESENCIA DEL KAIZEN ENFOQUE GRADUAL VERSUS ENFOQUE DEL GRAN SALTO RESULTADOS DE LA APLICACIN DEL KAIZEN EL KAIZEN Y EL CONTROL TOTAL DE LA CALIDAD EL KAIZEN EN EL GEMBA ELIMINAR EL MUDA (DESPERDICIOS Y DESPILFARROS) Muda de Tiempo Mura o irregularidad Muri o Trabajo tensionante EL APRENDIZAJE COMO BASE DEL KAIZEN LA GERENCIA VISUAL ANEXO - JUSTO A TIEMPO CONCLUSIONES PADRE DEL KAIZEN LA ADMINISTRACION Y EL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL LA ADMINISTRACION. DEFINICIONES Y CONCEPTOS BASICOS CMO SE ADMINISTRA EL ANTENIMIENTO PREVENTIVO? LA ESTRUCTURA DE LA ORGANIZACIN DEL MANTENIMIENTO ESTRUCTURA DE LA ORGANIZACIN DEL MANTENIMIENTO Centralizado Descentralizado Estructura Mixta VENTAJAS Y DESVENTAJAS EL FENOMENO DE LAS FALLAS. CICLO DE VIDA DE UN EQUIPO EVLUCION DE LAS FALLAS

112 114 114 115 117 117 119 120 121 122 122 122 123 123 124 125 125 125 127 132 133 133 134 134 135 135 138 138

Mecanismos de fallas en un esquema de correctivo Mecanismos de fallas en un esquema de preventivo Mecanismos de fallas en un esquema de predictivo

mantenimiento mantenimiento 139 mantenimiento 141 141 141 143 148 151 154 160 1626

EL COMPORTAMIENTO DE LOS EQUIPOS ANALISIS DE FALLAS PRESENTACION DE DATOS EN FORMA GRAFICA LA FUNCION DE TIEMPO GENERADA POR UN EQUIPO

LA TCNICA DEL SUAVIZADO EXPONENCIAL. PRONSTICO DE LOS TIEMPOS DE OPERACINCONFIABILIDAD DE EQUIPOS

LAS DISTRIBUCIONES ESTADSTICAS: EXPONENCIAL, POISSON CONFIABILIDAD DE COMPONENTES Y EQUIPOS

WEIBULL,

10.3. 10.4. 10.5. 10.6. 10.7. 11.

11.1. 11.2. EQUIPAMENTO 11.3 SISTEMAS 11.4 APOYOS 12. LA LOGISTICA DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL 13. EJECUCION Y CONTROL DEL MANTENMIENTO 13.1. EJECUCIN DEL MANTENIMIENTO 13.2. LA ORDEN DE TRABAJO 14. INFORMACIN Y DOCUMENTACION 14.1 MANUALES, INSTRUCTIVOS Y PROCEDIMIENTOS 14.1.1 Tipo y Aplicacin de los manuales 14.2. EL MANUAL DE MANTENIMIENTO 14.3 GAMAS DE MANTENIMIENTO 14.4. PROCEDIMIENTOS DE MANTENIMIENTO 15. CLASIFICACION Y CODIFICACIN DE EQUIPOS 16. INDICADORES DE MANTENIMEINTO 16.1. LOS INDICADORES: SU NATURALEZA Y REQUISITOS 16.2. INDICADORES DE GESTIN PARA MANTENIMIENTO 16.3. LOS COSTOS DEL MANTENIMIENTO 16.4. INDICADORES DE CONTROL DE TRABAJO 16.5. INDICADORES DE EFECTIVIDAD DEL SISTEMA ANEXO A - BENCHMARKING DE MANTENIMIENTO ANEXO B SEGURIDAD INDUSTRIAL ANEXO C- PROCESO DE IMPLANTACION DE SISTEMAS DE INFORMACION DE MANTENIMIENTO BIBLIOGRAFIA TALLERES

MTODO PARA EL CLCULO DE LOS PARMETROS TPICOS DE LA DISTRIBUCIN DE WEIBULL MANTENIBILIDAD: DEFINICIN Y CONCEPTOS BSICOS MTODO PARA EL CLCULO DE LOS COEFICIENTES DE LA DISTRIBUCIN DE GUMBELL TIPO 1 DISPONIBILIDAD: DEFINICIN Y CONCEPTOS BSICOS CONFIABILIDAD DE SISTEMAS A PARTIR DE CONFIABILIDAD DE COMPONENTES LA ORGANIZACIN DE MANTENIMIENTO Y LOS SISTEMAS DE APOYO ORGANIZACIN

162 166 171 173 175 177 177 177 177 178 178 182 183 183 188 189 189 189 190 191 194 196 196 198 201 203 204 205 208 211 212 213

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INTRODUCCIN A lo largo de treinta aos, Colombia ha registrado la mayor expansin de su parque industrial, abriendo las puertas a un proceso que involucra a casi todas las empresas del pas, propulsado fundamentalmente por las cambiantes condiciones de la economa nacional, las tendencias en materia de polticas de intercambio a escala continental y mundial, la imposicin y el posterior levantamiento de restricciones sobre la importacin de productos terminados, as como por la necesidad de diversificar las exportaciones e incrementar la calidad de los procesos y productos, para que las organizaciones empresariales pudieran competir con mayores ventajas en mercados cada vez ms globalizados. Como consecuencia del clima de transformaciones imperante en el mbito mundial, la demanda de mayores volmenes de productos, con requisitos de calidad cada vez ms exigentes, y las barreras econmicas que obstaculizaban el proceso de renovacin tecnolgica, las empresas se vieron obligadas a establecer una poltica de explotacin intensiva de la maquinaria industrial. Sin embargo, a pesar de someter a las plantas a regmenes de funcionamiento cada vez ms intensos, las actividades relacionadas con el mantenimiento industrial siguen siendo consideradas como labores de segundo orden. La funcin de mantener, usualmente, se reduce a tratar, lo ms rpidamente posible, de restablecer el funcionamiento de las mquinas cuando se producen las averas. Se busca de esta manera contener, en la medida de las posibilidades, las prdidas ocasionadas por la interrupcin de la actividad productiva, que se agrava a medida que se extiende la duracin del lapso de inactividad. Visto desde otro ngulo, las exigencias de las reas de produccin se superponen, como criterio prevaleciente en las orientaciones de las empresas, dando lugar a la instauracin de una estrategia de mantenimiento correctivo, como medida nica para enfrentar los problemas de disponibilidad de la maquinaria, apartando casi por completo la prctica del mantenimiento preventivo. Esta costumbre, es ms g eneralizada de lo que pudiera pensarse, conduce progresivamente, y en plazos relativamente breves, al deterioro de los equipos, llevndolos a condiciones tales que los costos de penalizacin y reparacin terminan por colocarse muy por encima de lo que habra significado adoptar y seguir una estrategia de mantenimiento acorde con las caractersticas operativas y la dinmica de fallas de las instalaciones. A causa de la complejidad de los equipos, la aleatoriedad de los fenmenos de falla, la cantidad y variedad de los recursos humanos, materiales, econmicos e informticos, indispensables para dirigir las operaciones de mantenimiento, las distintas formas de enfrentar los problemas de conservacin de la maquinaria industrial, exigen que el personal responsable de su planificacin, organizacin, y control, posea los conocimientos necesarios para gerenciar tcnicamente los sistemas de mantenimiento, utilizando herramientas modernas que apoyen el proceso de toma de decisiones y contribuyan al logro de los objetivos, con elevados niveles de calidad en la gestin8

administrativa y operacional. En consideracin de los distintos aspectos, tcnicos y administrativos, que gravitan entorno a la actividad de mantenimiento, y por su carcter multidisciplinario, esta publicacin, adems de los tpicos relacionados directamente con la planificacin del mantenimiento industrial, incluye otros temas de inters, tales como: los principios fundamentales de la administracin, los fenmenos de las averas de equipos y su tratamiento desde el punto de vista estadstico, cuyo conocimiento es esencial para poder enfrentar tcnicamente la tarea de disear planes y programas de mantenimiento, dentro de un enfoque de confiabilidad, seguridad y economa.

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1. CONCEPTOS BSICOS DEL MANTENIMIENTO

1.1. DEFINICION Es el conjunto de acciones necesarias para controlar el estado tcnico de los elementos que conforman una instalacin industrial y restaurarlos a las condiciones proyectadas de operacin, buscando la mayor seguridad, eficiencia y calidad posibles.1.2. OBJETIVOS DEL MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

El mantenimiento industrial, en forma general, es una actividad dirigida a conservar los equipos e instalaciones en condiciones ptimas de funcionamiento, durante un periodo predeterminado y al menor costo, contribuyendo as a lograr los objetivos de la organizacin y brindando satisfaccin a las expectativas de las partes interesadas, es decir: los dueos de la empresa, sus empleados, clientes y proveedores, as como de la sociedad donde la organizacin desarrolla sus actividades productivas.

ORGANIZACION

DISPONIBILIDAD

SEGURIDAD

ECONOMIA

MANTENIMIENTO1.3. PARAMETROS DEL MANTENIMIENTO 1.3.1. Disponibilidad Se define como la capacidad de un componente, equipo o instalacin de realizar la funcin para la cual fueron diseados, en el momento en el cual se requiera su funcionamiento. Est representada por la probabilidad de que el elemento se encuentre disponible para su uso durante un periodo de tiempo establecido. Se relaciona directamente con la confiabilidad y la mantenibilidad.

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1.3.2. Confiabilidad.

Equivale a la probabilidad de que un componente, equipo o instalacin no experimente fallas durante un tiempo determinado, mientras se encuentra en servicio.1.3.3. Mantenibilidad.

Corresponde a la probabilidad de que un componente, equipo o instalacin que ha fallado, pueda ser reparado dentro de un periodo de tiempo dado.1.3.4. Seguridad.

Es la condicin o caracterstica que implica una reduccin del riesgo que deriva de la operacin de una instalacin, riesgo al cual se encuentra sometido el personal de la organizacin, as como su posible impacto sobre el medio ambiente y la comunidad.1.3.5. Economa.

Situacin de buen rendimiento que deriva de administrar la organizacin dentro de un esquema de minimizacin de costos y maximizacin de los beneficios.1.3.6. Satisfaccin de las partes interesadas.

Objetivo terminal que se vincula al enfoque de garanta de calidad (Normas ISO-9000) que recomiendan su implantacin en todos los niveles de la organizacin, para la consecucin de los objetivos de la empresa con criterios de calidad total.1.4. INCIDENCIA ECONMICA DEL MANTENIMIENTO

En los pases desarrollados, el mantenimiento industrial representa en promedio el 5% del valor de venta de los productos elaborados. Los pases en desarrollo presentan valores ms altos y su tendencia es hacia el aumento. Esto implica que es necesario prestarle cuidadosa atencin a la organizacin de mantenimiento para lograr su efectividad. Qu factores determinan que haya necesidad de una organizacin apropiada para el mantenimiento?

La creciente mecanizacin. Esta contribuye a reducir la mano de obra necesaria para la produccin, pero aumenta las necesidades de conservacin. Mayor complejidad de los equipos, lo cual requiere servicios altamente especializados. Aumento de los inventarios de piezas de repuesto y accesorios, que deriva de la mecanizacin y de la complejidad de los equipos. Controles de produccin ms estrictos, cuya inobservancia provoca mayores impactos en caso de interrupcin de los procesos productivos.11

Plazos de entrega ms breves, que hacen disminuir el volumen de inventario de productos terminados, pero crean impacto en las condiciones de operacin. Exigencias crecientes de buena calidad, que hace ms vendibles los productos, pero exigen mayor urgencia en la correccin de cualquier condicin impropia de los equipos. Costos mayores: la mano de obra es cada vez ms cara y se producen aumentos constantes en los precios de accesorios y materia prima. Creciente preocupacin del entorno (comunidad) por el riesgo que representa la presencia de industrias en las cercanas de los centros poblados y por las posibles repercusiones de accidentes sobre las personas y el medio ambiente. Mayor inters de los organismos oficiales por la salvaguarda del personal y la seguridad en los lugares de trabajo. MANTENIMIENTO DEBE DESEMPEARSE CON

LA ORGANIZACIN DE EFICIENCIA Y EFICACIA

Eficiencia: Representa la racionalidad en el uso de los recursos. En todo momento, los responsables de la organizacin de mantenimiento debern velar porque se haga un uso racional de los recursos disponibles, ya sean humanos, materiales, econmicos y de informacin, de manera tal que contribuyan a la consecucin de las metas y coadyuven al logro de los objetivos de la empresa. Eficacia: Representa la respuesta oportuna cuando se requiere satisfacer un objetivo. La organizacin de mantenimiento, en general, debe prestar sus servicios en forma continua y permanente. La organizacin de produccin, cuando ocurren anomalas o desperfectos de los equipos en operacin, reclama atencin competente e inmediata, y en tal sentido la organizacin de mantenimiento deber, necesariamente, estar en condiciones de actuar con la eficacia requerida, para devolver los equipos a la condicin prescrita de operacin, en el menor tiempo posible y al menor costo.1.5. TIPOS DE MANTENIMIENTOS

1.5.1. Correctivo Comprende el mantenimiento que se lleva con el fin de corregir los defectos que se han presentado en el equipo. Se clasifica en: No planificado. Es el mantenimiento de emergencia. El correctivo de emergencia deber actuar lo ms rpidamente posible con el objetivo de evitar costos y daos materiales y/o humanos mayores.

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Debe efectuarse con urgencia ya sea por una avera imprevista a reparar lo ms pronto posible o por una condicin imperativa que hay que satisfacer (problemas de seguridad, de contaminacin, de aplicacin de normas legales, etc.). En el caso de ejemplo, la deteccin de la fuga de gas compromete a la Gerencia a tomar la decisin de reparar la prdida de gas, actuando ante una emergencia (generalmente la deteccin de un gas combustible, implica la existencia de una concentracin peligrosa en el aire ambiente, la cual es explosiva). Este sistema resulta aplicable en sistemas complejos, normalmente componentes electrnicos o en los que es imposible predecir las fallas y en los procesos que admiten ser interrumpidos en cualquier momento y durante cualquier tiempo, sin afectar la seguridad. Tambin para equipos que ya cuentan con cierta antigedad. Tiene como inconvenientes, que la falla puede sobrevenir en cualquier momento, muchas veces, el menos oportuno, debido justamente a que en esos momentos se somete al bien a una mayor exigencia. Otro inconveniente de este sistema, es que debera disponerse inmovilizado un capital importante invertido en piezas de repuesto visto que la adquisicin de muchos elementos que pueden fallar, suele requerir una gestin de compra y entrega no compatible en tiempo con la necesidad de contar con el bien en operacin (por ejemplo: caso de equipos discontinuados de fabricacin, partes importadas, desaparicin del fabricante). Por ltimo, con referencia al personal que ejecuta el servicio, no nos quedan dudas que debe ser altamente calificado y sobredimensionado en cantidad pues las fallas deben ser corregidas de inmediato. Generalmente se agrupa al personal en forma de cuadrillas. Planificado. Se sabe con antelacin qu es lo que debe hacerse, de modo que cuando se pare el equipo para efectuar la reparacin, se disponga del personal, repuesto y documentos tcnicos necesarios para realizarla correctamente. Al igual que el anterior, corrige la falla y acta ante un hecho cierto. La diferencia con el de emergencia, es que no existe el grado de apremio del anterior, sino que los trabajos pueden ser programados para ser realizados en un futuro normalmente prximo, sin interferir con las tareas de produccin. En general, programamos la detencin del equipo, pero antes de hacerlo, vamos acumulando tareas a realizar sobre el mismo y programamos su ejecucin en dicha oportunidad, aprovechando para ejecutar toda tarea que no podramos hacer con el equipo en funcionamiento. Lgicamente, aprovecharemos para las paradas, horas en contra turno, perodos de baja demanda, fines de semana, perodos de vacaciones, etc. A modo de ejemplo ejemplo, podemos diferir hasta el fin de semana, en horas diurnas, la reparacin de la chapa perforada si las condiciones del tiempo permiten realizarla.13

Mientras tanto, debido a la zona en que ocurri el hecho, probablemente no se haga ms que trasladar los elementos que pudieran encontrarse cerca del patio interior y/o cubrirlos adecuadamente. 1.5.2. Preventivo Es el mantenimiento que se realiza con el fin de prevenir la ocurrencia de fallas, y mantener en un nivel determinado a los equipos, se conoce como mantenimiento preventivo directo o peridico, por cuanto sus actividades estn controladas por el tiempo; se basa en la confiabilidad de los equipos. Se basa en la Confiabilidad de los Equipos (MTTF) sin considerar las peculiaridades de una instalacin dada. Ejemplos: limpieza, lubricacin, recambios programados. Como ejemplo, una empresa decidi que los servicios de desinfeccin a travs de fumigacin en los departamentos y pasillos y los de limpieza de tanques de agua, se realizaran el primero, cada tres meses y el segundo, cada seis meses. Ello fue motivado por un anlisis de la situacin sanitaria del edificio a lo largo de los ltimos 5 aos. Evidentemente, ningn sistema puede anticiparse a las fallas que no nos avisan por algn medio. Por ejemplo, una lmpara elctrica deba durar 4000 horas de encendido y se quema cuando slo se la haba empleado 200 horas. Ningn indicio o evidencia simple, nos inform sobre la proximidad de la falla. Las fuentes internas: estn constituidas por los registros o historiales de reparaciones existentes en la empresa, los cuales nos informan sobre todas las tareas de mantenimiento que el bien ha sufrido durante su permanencia en nuestro poder. Se debe tener en cuenta que los bienes existentes tanto pudieron ser adquiridos como nuevos (sin uso) o como usados. Forman parte de las mismas fuentes, los archivos de los equipos e instalaciones con sus listados de partes, especificaciones, planos generales, de detalle, de despiece, los archivos de inventarios de piezas y partes de repuesto (spare parts) y, por ltimo, los archivos del personal disponible en mantenimiento con el detalle de su calificacin, habilidades, horarios de trabajo, sueldos, etc. Los tipos de mantenimiento analizados son los principales; en la aplicacin de estos mantenimientos a los equipos apreciamos que se requiere de una mezcla de ellos, es por esto que hablaremos en los prrafos siguientes de los modelos de mantenimiento que son aplicables a cada uno de los equipos. Incluye todas aquellas actividades dirigidas a prevenir la ocurrencia de fallas en los equipos, tales como: Limpieza y pintura

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Lubricacin

Ajustes, calibraciones, nivelacin Sustitucin programada de piezas Inspecciones

Reparaciones (ligeras, medianas, mayores)

1.5.3. Predictivo En este tipo de mantenimiento se realiza el seguimiento del desgaste de una o ms piezas o componentes de equipos prioritarios a travs de anlisis de sntomas, o estimacin hecha por evaluacin estadstica, tratando de extrapolar el comportamiento de esas piezas o componentes y determinar el punto exacto de cambio. El mantenimiento Predictivo basado en la confiabilidad o la forma sistemtica de como preservar el rendimiento requerido basndose en las caractersticas fsicas, la forma como se utiliza, especialmente de cmo puede fallar y evaluando sus consecuencias para as aplicar las tareas adecuadas de mantenimiento ( preventivas o correctivas). Detectar las fallas antes de que se desarrollen en una rotura u otras interferencias en produccin. Est basado en inspecciones, medidas y control del nivel de condicin de los equipos. Tambin conocido como Mantenimiento Predictivo, Preventivo Indirecto o Mantenimiento por Condicin -CBM (Condition Based Maintenance). A diferencia del Mantenimiento Preventivo Directo, que asume que los equipos e instalaciones siguen cierta clase de comportamiento estadstico, el Mantenimiento Predictivo verifica muy de cerca la operacin de cada mquina operando en su entorno real. Sus beneficios son difciles de cuantificar ya que no se dispone de mtodos tipo para el clculo de los beneficios o del valor derivado de su aplicacin. Por ello, muchas empresas usan sistemas informales basados en los costos evitados, indicndose que por cada dlar gastado en su empleo, se economizan 10 dlares en costos de mantenimiento. En realidad, ambos Mantenimientos Preventivos no estn en competencia, por el contrario, el Mantenimiento Predictivo permite decidir cundo hacer el Preventivo. En algunos casos, arrojan indicios evidentes de una futura falla, indicios que pueden advertirse simplemente. En otros casos, es posible advertir la tendencia a entrar en falla de un bien, mediante el monitoreo de condicin, es decir, mediante la eleccin, medicin y seguimiento, de algunos parmetros relevantes que representan el buen funcionamiento del bien en anlisis.

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Aclaremos que muchas veces, las fallas no estn vinculadas con la edad del bien. En otras palabras, con este mtodo, tratamos de acompaar o seguir, la evolucin de las futuras fallas. Para este mantenimiento es necesario identificar las variables fsicas (temperatura, presin, vibracin, etc.) cuyas variaciones estn apareciendo y pueden causar dao al equipo. Es el mantenimiento ms tcnico y avanzado que requiere de conocimientos analticos y tcnicos y necesita de equipos sofisticados. Los aparatos e instrumentos que se utilizan son de naturaleza variada y pueden encontrarse incorporados en los equipos de control de procesos (automticos), a travs de equipos de captura de datos o mediante la operacin manual de instrumental especfico. Este mantenimiento est basado en la inspeccin para determinar el estado y operatividad de los equipos, mediante el conocimiento de valores de variables que ayudan a descubrir el estado de operatividad; esto se realiza en intervalos regulares para prevenir las fallas o evitar las consecuencias de las mismas. Actualmente existen aparatos de medicin sumamente precisos, que permiten analizar ruidos y vibraciones, aceites aislantes o espesores de chapa, mediante las aplicaciones de la electrnica en equipos de ultrasonidos, cromatografa lquida y gaseosa, y otros mtodos. Los parmetros ms importantes, en cuanto a la calidad de la informacin que proporcionan son: Vibraciones (desgaste, sobrecarga, cambios en las condiciones de operacin).

Condiciones del lubricante (sobrecalentamiento, fugas, contaminacin, obstruccin en los filtros).

Temperatura (indicador general de alteracin en el estado del equipo).

Consumo de corriente Amperaje

1.6. MODELOS DE MANTENIMIENTO Segn Garrido Santiago se dividen en cuatro modelos posibles de mantenimiento: Pueden identificarse claramente 4 de estas mezclas, completadas con otros dos tipos de tareas adicionales Cada uno de los modelos que se exponen a continuacin incluyen varios de los tipos anteriores de mantenimiento, en la proporcin que se indica.16

Adems, todos ellos incluyen dos actividades: inspecciones visuales y lubricacin.11.6.1. Modelo correctivo, operar hasta la falla

Consiste en dejar que el equipo contine funcionando, hasta que se produzca la falla de un componente, o un conjunto de ellos, que inhabilite al equipo, para luego proceder a su sustitucin. Durante el tiempo de permanencia en servicio del equipo, el equipo es sometido a mantenimiento preventivo programado bsico (limpieza, lubricacin, ajustes, etc.) Es un modelo en donde se realiza la reparacin de averas y adems se incluye una inspeccin visual y lubricacin. Desventajas La carga de trabajo de mantenimiento resulta condicionada por una demanda no planificada de acciones.

Los costos del tiempo de parada podran ser extremadamente elevados.

Altos costos de mantenimiento y baja disponibilidad, cuando se aplica a equipos vitales, cuyos repuestos son costosos y las actividades de reacondicionamiento son complejas.

1.6.2. Modelo sistemtico En este modelo se realizan una serie de tareas sin importar las condiciones del equipo, realizamos una serie de pruebas y ensayos para planificar tareas de mayor importancia, se aplica este modelo a equipos que deben tener tareas constantes de mantenimiento que pueden ser planificadas en el tiempo; sin importar el tiempo que lleve funcionando el equipo. Programa de interrupciones en fechas preestablecidas, para realizar trabajos de mantenimiento en equipos importantes. Incluye reparacin y/o sustitucin de aquellas piezas a las cuales se les pueda estimar su tiempo de vida til. Respecto a la estrategia anterior resultara menos costosa y los tiempos de parada ms breves. Desventajas

Ineficiencia desde el punto de vista econmico, por las dificultades que puede representar la valoracin del momento en que se debe realizar la parada de

1

GARRIDO, Santiago Garca, Organizacin y gestin integral de mantenimiento, Espaa, Ed. Daz de Santos, 2003, P. 19.

17

los equipos para su mantenimiento, debido a las diferencias en la vida til de los componentes.

Se sacrifica la vida til de algunos componentes, para evitar mltiples paradas.

Se sustituyen componentes sobre la base del tiempo de duracin promedio de las piezas, desperdiciando un tiempo de vida til que puede resultar elevado.

1.6.3. Modelo condicional Modelo de mantenimiento en donde adems de las actividades anteriores incluye una serie de pruebas y ensayos que condicionan la actuacin a futuro del equipo. Es aplicado a equipos cuya probabilidad de falla es baja. Se somete a monitoreo la condicin o estado del equipo, hasta detectar una seal que haga presumir la existencia de un deterioro incipiente, que podr en algn momento provocar la falla del mismo. En ese momento se programa la parada para el mantenimiento correspondiente. Desventajas Depende en gran parte (70% aproximadamente) de apreciaciones subjetivas del analista

Para identificar los problemas, se requieren mltiples mediciones de mltiples parmetros

Requiere instrumental variado y costoso

Exige personal altamente calificado para analizar e interpretar las seales.

1.6.4. Modelo de alta disponibilidad.

Este modelo de mantenimiento incluye el modelo condicional y sistemtico, e incluye paradas en periodos largos de tiempo, puede ser anual y en esta parada realizar todas18

las correcciones, modificaciones, reparaciones que pudieron presentarse a lo largo del periodo operativo. En general todo modelo debe poseer las siguientes caractersticas:

Metas claras y precisas Incluir a todo la organizacin con su respectivo personal como gestores del proceso de mantenimiento. Enfoque a los ejes funcionales de la empresa Considerar al proceso de mantenimiento dentro de todas las fases de la empresa y no solo al de operacin. Orientado a evolucin y a la mejora continua Incluir aplicaciones sistemticas y de prioridad para optimizar planes de mantenimiento y asegurar confiabilidad.2 QU ESTRATEGIA DE MANTENIMIENTO SE DEBE SEGUIR?

1.7.

No existen frmulas preconcebidas para establecer cul es la estrategia que se debe elegir. Cualquiera de las anteriores, por s sola, no satisface completamente los objetivos fundamentales del mantenimiento. Lo ms aconsejable es combinarlas, de forma tal que se ajusten principalmente a las caractersticas de los equipos e instalaciones que se quiere mantener, de su importancia o nivel de criticidad dentro del proceso productivo, de su complejidad, de los costos y de la organizacin de mantenimiento. Algunas indicaciones tiles para combinar las estrategias son: A) Aplicar la estrategia de operar hasta la falla en aquellos casos en los cuales: Las partes y repuestos de los equipos son de bajo costo y se puede mantener un stock elevado en almacn.

La parada del equipo no produce perdidas de produccin.

La disponibilidad del equipo no se ve afectada sensiblemente. El mantenimiento es relativamente fcil de ejecutar.

B) Recurrir al mantenimiento preventivo a plazo fijo en aquellos casos en los cuales:2

Cf. Resumen conferencia modelo gerencial de mantenimiento- Fundamento filosfico, Monterrey, Junio 5al 9 2006

19

La parada de los equipos produce serias y costosas afectaciones a la produccin.

La confiabilidad de los equipos disminuye sensiblemente.

Las piezas de repuesto no son demasiado costosas.

El tiempo requerido para sustituir piezas es breve o medianamente largo y la operacin se puede realizar durante las paradas del equipo.

C) Aplicar el monitoreo de la condicin (mantenimiento predictivo) en aquellos casos en los cuales: Las instalaciones incluyen equipos de produccin continua y de alto costo de reemplazo.

La falla de los equipos genera afectaciones costosas en la produccin.

Los repuestos son de precio elevado.

2. PRINCIPIOS DE LUBRICACIN No existe en el mundo mquina alguna que por sencilla que sea no requiera lubricacin, ya que con esta se mejora tanto el funcionamiento, como la vida til de los equipos y maquinarias. En el presente trabajo de investigacin se ha querido estudiar las grasas y aceite lubricantes, desde su clasificacin a partir de las materias primas hasta sus diferentes usos, aplicaciones, especificaciones e importancia en el creciente mundo industrial. Explicar la importancia que tienen los lubricantes en las partes mecnicas de un equipo. Conocer las variables que se deben tener en cuenta para el control de calidad de las grasas y aceites lubricantes, normativas y regulaciones. Adems de aplicar una lubricacin adecuada, se pretende evitar a toda costa que se siga empleando trminos y prcticas errneos sobre la lubricacin como por ejemplo:

Usar el trmino de Aceite quemado cuando lo correcto es decir Aceite Degradado. Usar el trmino aceite grueso o delgado cuando lo correcto es decir Aceite viscoso o menos viscoso, monogrado o multigrado20

Hacer uso de los dedos de la mano colocando una gota de aceite entre el ndice y pulgar para medir la viscosidad de los aceites (mtodo usado por algunos mecnicos de talleres automotrices) en lugar de usar el viscosmetro.

Una adecuada practica de lubricacin se convierte en una norma de excelencia para reducir el rozamiento reducir el desgaste ayudar a absorber o amortiguar impactos, reducir el incremento de temperatura, reducir al mnimo la corrosin y formar un sello contra contaminantes externos (agua, polvo, residuos industriales, entre otros). Est plenamente comprobado que la friccin que ocurre entre dos superficies que entran en movimiento relativo genera desgaste por las asperezas que entran en contacto y a su vez producen un incremento considerable de temperatura. El desgaste producido se refleja como pequeas partculas metlicas desprendidas, que a su vez generan desgaste mayor, modificando las tolerancias de los elementos de la maquina. Lo anterior se traduce en ruido, deterioro de los equipos, gastos de mantenimiento reduccin de la produccin. En muchas empresas se le da poca importancia en el medio industrial y automotriz para realizar esta actividad, y especialmente por desconocimiento bsico de estos principios. El presente trabajo puede servir de ayuda para lograr mejores resultados al personal tcnico de mantenimiento industrial y automotriz tambin para estudiantes de las carreras de ingeniera industrial, mecnica, qumica pues en muchos casos desconocen de estos principios. La mayor repercusin del conocimiento y aplicacin de los Principios de Lubricacin ser el estudio de manuales del fabricante de la maquinaria y equipo para adecuar el uso de los lubricantes y con ello realizar un cambio que proporcione beneficios en ahorro significativo y un alto rendimiento alargando la vida til del equipo. 2.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES DE LUBRICACIN

2.1.1. Friccin Se conoce como friccin a la fuerza que se opone al movimiento relativo entre dos superficies. Esta fuerza es la que permite nuestra subsistencia en el planeta ya que nos permite caminar y nos permite disear maquinas que rueden, frenen, se mantengan fijas en un sitio, etc. Existen dos tipos de friccin: esttica y dinmica siendo la esttica mayor que la dinmica la diferencia entre ambas radica en el movimiento, por ejemplo: La friccin que mantiene a una mesa en su sitio, y la que permite la rodadura de los neumticos de un vehculo es la esttica. La friccin dinmica se presenta entre dos superficies en movimiento relativo su magnitud depende de los factores siguientes:21

Naturaleza de las superficies: El coeficiente de friccin es diferente para cada material Acabado de las superficies: Mientras ms rugosas sean las superficies, mayor es la fuerza de friccin Carga: La fuerza de friccin es directamente proporcional a la carga y no depende del rea de las superficies en movimiento relativo. 2.1.2. Consecuencias de la friccin La friccin que ocurre entre dos superficies que estn en movimiento relativo genera desgaste por las asperezas que entran en contacto y a su vez producen un incremento considerable en la temperatura .El desgaste producido se refleja como pequeas partculas metlicas desprendidas que a su vez generan un desgaste mayor, modificando las tolerancias de los elementos de la maquina. Lo anterior se traduce en ruido, deterioro de los equipos, gastos de mantenimiento y reduccin en la produccin. 2.2. LUBRICACION

Para reducir los efectos de la friccin, se separan las superficies incorporando entre ellas sustancias que la minimizan denominadas lubricantes. Las funciones principales de los lubricantes se resumen en:a)

Sellar el espacio entre piezas: Dado que las superficies metlicas son irregulares a nivel microscpico, el lubricante llena los huecos. En los motores de explosin este sellado evita fugas de combustible y gases de escape y permite un mejor aprovechamiento de la energa. Mantener limpio el circuito de lubricacin: En el caso de los lubricantes lquidos estos arrastran y diluyen la suciedad, depositndola en el filtro. Contribuir a la refrigeracin de las piezas: En muchos sistemas, de hecho, el lubricante es adems el agente refrigerante del circuito. Transferir potencia de unos elementos del sistema a otros: Tal es el caso de los aceites hidrulicos. Neutralizar los cidos que se producen en la combustin. Proteger de la corrosin: El lubricante crea una pelcula sobre las piezas metlicas, lo que las asla del aire y el agua, reduciendo la posibilidad de corrosin. TIPOS DE LUBRICANTES SEGN SU ESTADO DE AGREGACION

b)

c)

d)

e)f)

2.3.

Para mantener las superficies separadas se utilizan gases, lquidos y slidos. 2.3.1. Gases22

Cuando se inyectan a presin, se utilizan para lubricar elementos que requieren de movimientos muy precisos como ejemplo: En los soportes que permiten el movimiento de rotacin de los grandes telescopios. Cuando colocamos una gota de agua sobre una superficie muy caliente, observamos como esta se desplaza con mucha facilidad como si estuviera flotando. Lo que ocurre en este caso es que la parte inferior de la gota que esta en contacto con la superficie se evapora, por lo que la gota no entra en contacto con esta y flota sobre un colchn de vapor. 2.3.2. Lquidos Los lquidos son el tipo de lubricante de uso mas comn, por sus caractersticas fsicas .Por ser fluidos, permiten ser manipulados y transportados con facilidad al lugar donde deben cumplir su funcin .adems son excelentes para transportar y disipar el calor generado durante la operacin de los equipos y recubren uniformemente las superficies ,lo que brinda proteccin contra la corrosin y la herrumbre a la vez que pueden ser filtrados para retirar las partculas contaminantes (ingresadas al sistema o generadas por el desgaste) que mantienen en suspensin. 2.3.3. Slidos Bajo condiciones extremas de temperatura o carga, que los lquidos no resisten, se utilizan slidos de bajo coeficiente de friccin para minimizar el contacto entre las superficies y por lo tanto el desgaste. Entre los slidos lubricantes se pueden mencionar: el grafito, el disulfuro de molibdeno, la mica, algunos polmeros y en algunos casos extremos ciertos tipos de silicatos .Estos ltimos son utilizados en algunas aplicaciones de metalmecnica donde las temperaturas exceden la de fusin del vidrio convirtindolo en un lubricante liquido Ej. : Laminacin en caliente de metales ferrosos.

2.4.

TIPOS DE PELICULAS LUBRICANTES

Dependiendo de las caractersticas del diseo de los elementos lubricados y de las condiciones de operacin, se logran variaciones en las pelculas lubricantes, que pueden ser fluidas, capa limite o slidas. 2.4.1. Pelculas fluidas Se denominan pelculas fluidas aquellas donde se logra una separacin total y efectiva de las superficies que se encuentran en movimiento relativo utilizando un lubricante lquido. Estas pelculas, segn la naturaleza del movimiento relativo y de la carga, pueden ser:23

2.4.2. Pelcula hidrodinmica Este tipo de pelcula es muy comn en cojinetes planos donde, bajo condiciones optimas de operacin, se produce un arrastre del aceite por el movimiento de giro del eje que incorpora al aceite entre ambas superficies .El espesor normal de esta cua lubricante es de aproximadamente 25 micrones .Para tener una referencia, el dimetro de un glbulo rojo de la sangre esta por el orden de los 5 micrones. 2.4.3. Pelcula hidrosttica En elementos de maquinas donde las caractersticas del movimiento relativo no permiten la formacin de la cua lubricante, se recurre a una fuente externa de presin para lograr la separacin. En la mayora de los casos se utiliza una bomba de aceite para forzar al lubricante entre los elementos, creando la cua que separa las superficies. 2.4.4. Pelcula elastohidrodinmica Bajo condiciones severas de carga se produce una deformacin elstica de la superficie similar a la que observamos en una llanta de un vehculo en la zona de contacto con el pavimento, esta deformacin se traduce en un aumento en el rea de carga con la consecuente reduccin de la presin entre ambas superficies .Adicionalmente a este efecto tenemos que el aceite que separa ambas superficies sufre un incremento en su viscosidad por efecto de la presin .Ambos efectos combinados, el aumento del rea de carga y de la viscosidad, mantienen ambas superficies totalmente separadas ,de ah el nombre de este tipo de pelcula : ELASTO por la elasticidad del material e HIDRODINAMICA por la separacin hidrulica por efecto del movimiento relativo. Este tipo de pelcula lubricante tiene espesores que oscilan entre 0.25 y 1.5 micrones de espesor

2.4.5. Pelcula de compresin Si colocamos aceite sobre una superficie horizontal y luego colocamos un objeto con cierto peso sobre el aceite, observamos como el aceite se fuga progresivamente permitiendo, despus de cierto tiempo el contacto entre ambas superficies .Si el objeto est sometido a un movimiento cclico (acercarse y alejarse repetidas veces de la superficie horizontal) se podr evitar el contacto entre ambas superficies. Ejemplos de pelculas de compresin los encontramos entre el pasador del pistn de un motor y el mismo pistn o la biela, entre el balancn o martillo y la parte superior de la vlvula (motores), etc.24

2.4.6. Pelcula mixta o capa lmite No todos los elementos de mquinas se encuentran lubricados bajo el rgimen de alguna de las pelculas fluidas descritas anteriormente, donde no existe contacto entre los elementos que estn en movimiento relativo y tericamente no existe desgaste. Existen elementos que no pueden ser suministrados continuamente con aceite u otro tipo de lubricante o en los que, por variaciones en las condiciones de diseo( carga ,velocidad, temperatura y viscosidad del aceite), se ha modificado el espesor de pelcula a tal punto que se produce el contacto entre ambos metales ya sea parcial o totalmente. Este tipo de pelcula lubricante obviamente no es deseable pero en la realidad, son muchos los equipos donde se presenta, notndose por un desgaste prematuro de los elementos y un incremento en la temperatura de operacin. 2.4.7. Pelcula slida Los aceites y las grasas tienen rangos de temperaturas de operacin: A temperaturas muy bajas tenderan a congelarse perdiendo su propiedad de lubricante y a temperaturas muy elevadas se oxidaran, evaporaran o inflamaran. Bajo estas condiciones de operacin se recurre a los lubricantes slidos que poseen coeficiente de friccin muy bajos, reduciendo considerablemente el desgaste. Los slidos de uso comn son: Grafito, disulfuro de molibdeno y mica. Estos minerales tienen una estructura laminar similar a un paquete de naipes, lo que les permite recubrir las superficies para mantenerlas separadas. Numerosas pruebas de campo han demostrado que estos slidos estn contraindicados para operaciones a altas velocidades. Otro lubricante solido es el PTFE (tefln). Conocido como el slido con el coeficiente de friccin mas bajo, es utilizado en aplicaciones especificas de cargas o temperaturas extremas. Tambin se utilizan los slidos para lubricar aquellos elementos de maquinas de movimiento muy espordico o sometidos a una combinacin de elevadas cargas y bajas velocidades donde los lubricantes fluidos tenderan a escurrirse. 2.5. FACTORES QUE AFECTAN LA LUBRICACIN

Existen una serie de variables operacionales que modifican el espesor de la pelcula lubricante. Si no se controlan adecuadamente, se puede correr el peligro de una reduccin del espesor de la separacin con el consecuente contacto metal-metal y el desgaste prematuro del equipo. Estas variables son: 2.5.1. Carga Un incremento en la carga tiende a obligar al aceite a salirse de entre las dos superficies acercndolas cada vez ms. Este efecto se puede evitar incorporando entre ambas superficies un fluido con mayor resistencia a fluir (mayor viscosidad). Por el25

contrario, si se reduce la carga en un equipo, se puede reducir la viscosidad del aceite y mantener aun as la separacin entre ambas superficies. En conclusin, a mayor carga mayor viscosidad y viceversa. Esta ley aplica para elementos de mquina que estn sometidos a vibracin (sucesin de cargas de impacto) o que tengan una reduccin en el rea de carga ya sea por desalineacin o por desgaste excesivo. En estos casos se puede recurrir al uso de un lubricante de mayor viscosidad para incrementar el espesor de la pelcula y reducir el desgaste si no se pueden implementar los correctivos mecnicos de forma inmediata. 2.5.2. Velocidad Los elementos lubricados que operan a altas velocidades no permiten mucho tiempo al lubricante para fugarse de entre las dos superficies, por lo que bastara con un lubricante de baja viscosidad (baja resistencia a fluir) mantener las superficies separadas. El caso contrario se presenta con los elementos que operan a bajas velocidades, donde hay mucho tiempo para que se fugue el lubricante por lo que se requiere un aceite con mucha resistencia a fluir (alta viscosidad). En conclusin: se requieren lubricantes de baja viscosidad para lubricar elementos que operan a elevadas velocidades y viceversa. Esta ley se utiliza para reemplazar la viscosidad del fluido lubricante en forma inversa a la modificacin de la velocidad del equipo. Un ejemplo prctico se puede esquematizar con lo que ocurre con un vehculo que se desplaza en lnea recta sobre una superficie mojada. En la parte delantera de los neumticos se produce una pequea ola de vague que es desplazada continuamente hacia los lados, manteniendo el contacto entre el neumtico y el pavimento. Si incrementamos la velocidad del vehculo y a pesar de la baja resistencia a fluir del agua, no habr tiempo suficiente para que el agua se fugue por los lados, por lo que se producir el ingreso de la cua del lquido entre ambas superficies, perdiendo el control. Si los neumticos son ms anchos (sin ranuras) se requerir ms tiempo para que el agua alcance los bordes, producindose la cua de agua incluso a velocidades inferiores. Por otra parte, si se sustituye el agua por un fluido mas viscoso como por ejemplo aceite, este tardara ms tiempo para desplazarse hacia los extremos de las llantas, por lo que se lograra la separacin de ambas superficies a una velocidad inferior a la requerida con agua. 2.5.3. Temperatura La viscosidad de todo aceite se reduce al calentarse .esto debe ser considerado para equipos que operen a temperaturas diferentes a las de diseo, donde se deber contemplar la seleccin de un lubricante de mayor o menor viscosidad, segn sea el caso. Por lo tanto se requerir un lubricante de mayor viscosidad para altas temperaturas y viceversa.26

Esta grafica muestra la relacin de la friccin con la velocidad, carga y viscosidad: Un incremento en la viscosidad o en la velocidad nos desplaza hacia la derecha en la curva, mientras que un incremento en la carga hacia la izquierda. A medida que nos desplazamos hacia la derecha en la curva se incrementa el espesor de la cua lubricante, lo que se puede lograr ya sea, incrementando la velocidad, incrementando la viscosidad o disminuyendo la carga. En la porcin de la curva entre el punto A y la interseccin B, se presenta una pelcula lubricante mixto, lo que indica contacto entre las superficies deslizantes por ser la velocidad o la viscosidad muy baja o bien por lo que la carga es muy elevada. Esto se refleja por el valor elevado de la friccin.

A la derecha de la lnea B, se obtiene una cua lubricante que separa efectivamente las superficies que se encuentran en movimiento relativo, mostrando una tendencia de incremento de friccin, en este caso fluida, como consecuencia del incremento en la viscosidad y/o velocidad o un descenso en la carga. A medida que se avanza hacia la derecha en la curva, se tiene una cua lubricante excesiva que se traduce en friccin fluida. El punto ptimo de operacin estara ubicado en la zona cercana a la interseccin de la curva con la lnea B donde no existe friccin slida y la friccin fluida es mnima. No obstante, resulta conveniente controlar estas variables (velocidad, viscosidad y carga) para operar en un punto a la derecha del punto mnimo para mantener un margen de seguridad que permita garantizar una pelcula hidrodinmica con fluctuaciones de velocidad, viscosidad (por temperatura) y carga. 2.5.4. Ejemplo prctico de aplicacin de la curva FVCV Un reductor o caja de engranes cerrado que debera de estar operando a 55 C se encuentra operando a 70 C, sin haber una fuente externa de calor que genere este27

incremento en la temperatura. Esta variacin significativa en la temperatura de operacin indica que existe una anomala que debe ser corregida para evitar daos en el equipo. El exceso de temperatura es un indicio de friccin que puede ser tanto solida (contacto metal-metal) como fluida. En la mayora de los casos resulta casi imposible modificar tanto la velocidad como la carga a la que opera el equipo por lo que resta nicamente la viscosidad del lubricante como factor de correccin del problema (salvo fallas mecnicas como desalineacin, vibracin o desgaste excesivo que en definitiva se traducen como sobrecarga). La lnea C en la grafica representa el ejemplo mencionado. Como se puede observar, esta lnea corta la curva en dos puntos: uno en la zona de pelcula mixta y uno en la zona de pelcula fluida, por lo tanto se tiene que el exceso de temperatura se puede originar por la friccin del contacto entre los metales o por friccin fluida excesiva y la solucin al problema podra ser incrementar en la viscosidad para el primer caso o reducir la viscosidad para el segundo. La solucin definitiva se podra manejar de dos formas:

Analizar el contenido de metales de una muestra del lubricante en uso. Si el contenido est muy por encima de los valores permisibles, se podra considerar que el desgaste proviene del contacto metal-metal por lo que la accin correctiva consistira en cambiar el lubricante por uno de mayor viscosidad. El valor de contenido de metales en el aceite tambin se puede ver afectado por el tiempo de uso del aceite. De ser mnimo el contenido de metales de desgaste, la solucin sera utilizar un lubricante de menor viscosidad ya que se podra concluir que el equipo estaba trabajando a la derecha de la zona fluida. Si no se tiene acceso a un laboratorio para determinar el contenido de metales, se podra extraer el aceite del reductor y determinar presencia de metales por inspeccin visual (sedimentos o utilizando un imn si los engranajes son de material ferroso). En caso de no estar seguro de la accin a tomar con la viscosidad, se recomienda como la mejor prctica incrementar la viscosidad en primera instancia, ya que as se incrementa el espesor de la cua lubricante. Si el equipo se encontraba operando en la zona de pelcula mixta, el incremento en viscosidad generara un aumento adicional en la temperatura que trae como consecuencia una vida reducida del aceite y mayor consumo energtico. En cambio que si se cambia inicialmente el lubricante por uno de menor viscosidad se puede correr el riesgo de desgaste excesivo acelerado, si el equipo se encontraba operando en la zona de pelcula mixta. PROPIEDADES DE LOS LUBRICANTES

2.6.

2.6.1. Viscosidad28

La viscosidad es una de las propiedades ms importantes de un lubricante. De hecho, buena parte de los sistemas de clasificacin de los aceites estn basados en esta propiedad. La viscosidad se define como la resistencia de un lquido a fluir. Esta resistencia es provocada por las fuerzas de atraccin entre las molculas del lquido. El esfuerzo necesario para hacer fluir el lquido (esfuerzo de desplazamiento) estar en funcin de esta resistencia. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen con facilidad. La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por la temperatura y la presin, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varan la composicin y estructura del aceite. La friccin entre molculas genera calor; la cantidad de calor generado est en funcin de la viscosidad. Esto tambin afecta a la capacidad sellante del aceite y a su consumo. La viscosidad tiene que ver con la facilidad para ponerse en marcha de las mquinas, particularmente cuando operan en temperaturas bajas. El funcionamiento ptimo de una mquina depende en buena medida del uso del aceite con la viscosidad adecuada para la temperatura ambiente. Adems es uno de los factures que afecta a la formacin de la capa de lubricacin. 2.6.1.1. Viscosidad dinmica o absoluta

Los trminos viscosidad absoluta y viscosidad dinmica se usan intercambiablemente con es de viscosidad para distinguirla de la viscosidad cinemtica o comercial. Se define, como ya hemos dicho como la resistencia de un lquido a fluir. Matemticamente se expresa como la relacin entre el esfuerzo aplicado para mover una capa de aceite (tensin de corte) y el grado de desplazamiento conseguido. El concepto de viscosidad puede entenderse con ayuda de la figura:

La figura representa dos placas, una fija y otra mvil, separadas una distancia D. La placa mvil se mueve con velocidad constante V. El aceite adherido a la placa se mueve a la misma velocidad que ella. Entre ambas placas vemos que las capas de aceite situadas entre las dos placas se mueven a velocidad inversamente proporcional29

a su separacin de la placa mvil. Para vencer la friccin entre placas ser necesario aplicar una fuerza F. Dado que la friccin entre capas est relacionada con la viscosidad, Newton demostr que la fuerza F es una medida de la friccin interna del fluido, siendo proporcional a la superficie de la placa mvil S y al gradiente de velocidad V/D:

En el cual (eta) es el coeficiente de viscosidad absoluta y V/D es el gradiente de velocidad o grado de desplazamiento. Por tanto la viscosidad absoluta queda definida como:

Podemos ver as que la viscosidad de un fluido se puede determinar conociendo la fuerza necesaria para vencer la resistencia del fluido en una capa de dimensiones conocidas. 2.6.1.2. Viscosidad cinemtica o comercial

La viscosidad cinemtica se define como la resistencia a fluir de un fluido bajo la accin de la gravedad. En el interior de un fluido, dentro de un recipiente, la presin hidrosttica (la presin debida al peso del fluido) est en funcin de la densidad. Por otra parte, el tiempo que tarda en fluir un volumen dado de fluido es proporcional a su viscosidad dinmica. Podemos expresar la viscosidad cinemtica como:

Donde n es el coeficiente de viscosidad dinmica y d la densidad, todo ello medido a la misma temperatura. La gravedad especfica puede aplicarse en la expresin anterior en lugar de la densidad. Por lo dicho anteriormente, la viscosidad cinemtica puede definirse como el tiempo requerido por un volumen dado de fluido en fluir a travs de un tubo capilar por accin de la gravedad 2.6.1.3. Viscosidad aparente

30

La viscosidad aparente es la viscosidad de un fluido en unas determinadas condiciones de temperatura y agitacin (no normalizadas). La viscosidad aparente no depende de las caractersticas del fluido, sino de las condiciones ambientales, y por tanto variar segn las condiciones. 2.6.2. Factores que afectan a la viscosidad Aunque en la mayor parte de los casos sera deseable que la viscosidad de un lubricante permaneciese constante, sta se ve afectada por las condiciones ambientales, como ya hemos dicho. Para evitarlo se usan aditivos, llamados mejoradores del ndice de viscosidad. 2.6.2.1. Efecto de la temperatura

En termodinmica la temperatura y la cantidad de movimiento de las molculas se consideran equivalentes. Cuando aumenta la temperatura de cualquier sustancia (especialmente en lquidos y gases) sus molculas adquieren mayor movilidad y su cohesin disminuye, al igual que disminuye la accin de las fuerzas intermoleculares. Por ello, la viscosidad vara con la temperatura, aumentando cuando baja la temperatura y disminuyendo cuando se incrementa. 2.6.2.2. Efecto de la velocidad de corte

No todos los fluidos responden igual a variacin de la velocidad de corte. Debido a su naturaleza, la mayora de los fluidos no varan su viscosidad al variar la velocidad de corte. Son los llamados fluidos newtonianos. En estos, el grado de desplazamiento de las capas de lquido es proporcional a la fuerza que se aplica Ejemplo de ello son los aceites monogrado.

Los fluidos en los que no se cumple esta condicin son llamados no-newtonianos, y dentro de ellos podemos establecer varios tipos:a.

Fluidos plsticos o de Bingham: Estos fluidos no fluyen mientras que la fuerza que se les aplica no supere un cierto nivel (umbral). Una vez rebasado dicho umbral, el desplazamiento conseguido es proporcional a la fuerza aplicada. Este es el caso de los aceites multigrado.31

b.

Fluidos pseudoplsticos: En estos no aparece ningn umbral, pero el desplazamiento conseguido no es proporcional a la fuerza, sino que aumenta en una proporcin mucho mayor.

c.

Fluidos dilatantes: En estos la viscosidad aumenta al aumentar la fuerza aplicada. Es como si el fluido fuera frenndose al aplicar la fuerza.

d.

Fluidos tixotrpicos: En estos la viscosidad va disminuyendo al aplicar una fuerza y acto seguido vuelve a aumentar al cesar la fuerza. El efecto contrario se conoce como reopexia. Las variaciones tixotrpicas son debidas a la destruccin de los enlaces intermoleculares a causa del corte, y a su reconstruccin progresiva al cesar este. Como por ejemplo en la grasa Efecto de las sustancias extraas

2.6.2.3.

Durante su utilizacin, el lubricante ve expuesto a sustancias extraas, que, antes o despus, acaban afectndole, modificando sus caractersticas. Al contrario que la temperatura o la velocidad de corte, esta modificacin ser permanente y progresiva. La viscosidad de un lubricante puede disminuir a causa de: Base de baja calidad. Disolucin por otra sustancia.32

Y puede aumentar debido a: Base de baja calidad. Pocos aditivos Acumulacin de contaminantes Oxidacin.

Los factores anteriores pueden combinar su accin, de manera que incluso lleguen a anularse. Es decir, un lubricante puede perder viscosidad debido a una base de baja calidad, y recuperarla por acumulacin de suciedad. De cualquier forma, esto implica una degradacin del lubricante, si bien es ms preocupante una prdida de viscosidad que un incremento. 2.6.3. Unidades de medida de la viscosidad Existen unos buenos nmeros de unidades empleadas en la medicin de la viscosidad. Algunas se basan en la relacin entre la fuerza aplicada y el grado de desplazamiento conseguido; otras se basan en el tiempo que tarda en fluir una determinada cantidad de lquido a travs de un orificio calibrado, a una determinada temperatura, que suele ser 100F y 210F (37'8C y 98'9C) entre estas tenemos:

Poise (Po): En honor de Poiseville, quien en 1844 desarrollo la ecuacin de viscosidad de los gases. Es la unidad de viscosidad absoluta del sistema CGS. Se define como la fuerza en dinas necesaria para mover una placa lisa de 1 cm2 de superficie separada de otra fija por una capa de lquido de 1 cm d espesor, a una velocidad de 1 cm/seg (dima x cm-2/seg). Tambin se denomina g x cm/seg. En la prctica suele usarse su submltiplo, el centipoise. 1 cPo=0'01 Po Poiseville (Pl): Unidad de viscosidad absoluta del Sistema Internacional. Su definicin es similar a la del Poise, pero sustituyendo las unidades CGS por las del S.I. (N x seg/m2). 1 Pl= 10 Po = 1 Pa x seg Reyn: Llamado as por Sir Osborne Reynolds. En la prctica se usa el microreyn, su millonsima parte, dada la magnitud de la unidad fundamental. Stoke (St): Unidad de viscosidad cinemtica del sistema CGS. Se basa en la relacin entre la viscosidad dinmica de un fluido y su densidad (ver viscosidad cinemtica). Tambin puede denominarse cm2/seg. Suele emplearse su submltiplo el centistocke (cSt). 1 cSt = 0,01 St. La viscosidad dinmica en centipoise puede convertirse en viscosidad cinemtica en centistokes dividindola por la densidad en g/cm3, a la misma temperatura. Metro cuadrado por segundo (m2/seg): Unidad de viscosidad cinemtica del S.I. 1 m2/seg= 104 St33

Segundos Saybolt (SUS)= Indica el tiempo que tarda el fluir 60 ml de aceite a travs de un tubo capilar a una temperatura dada entre 70F y 210F. Si el fluido es de viscosidad muy alta viscosidad se usa un tubo de mayor dimetro, expresando entonces el resultado en Segundos Saybolt Furol (SSF). Se usa sobre todo en Estados Unidos. Segundos Redwood: Indica el tiempo que tarda en fluir 50 ml de aceite a travs un orificio calibrado. Se usa en Gran Bretaa. Grados Engler: Es el cociente entre el tiempo que tarda en fluir 200 ml de aceite a travs de un orificio calibrado y el tiempo que tarda en fluir 200 ml de agua a travs de un orificio del mismo calibre, a la misma temperatura. El resultado se da en grados Engler. Se usa sobre todo en la Europa continentalEn la actualidad, la viscosidad suele determinarse en centistokes, para luego convertirlo a otras unidades.

2.6.4. ndice de viscosidad El ndice de viscosidad es la medida de la variacin de la viscosidad de un aceite en funcin de la temperatura. Esta es una medida arbitraria que fue introducida en 1929 por Dean y Davis. El mtodo consiste en comparar la viscosidad del aceite dado con la de dos aceites patrn: el procedente del crudo de Pensilvania (parafnico), cuya viscosidad varia muy poco con la temperatura, y el procedente del crudo del Golfo de Mjico (naftalnico), que vara mucho su viscosidad con la temperatura. A estos se les asigna un ndice de viscosidad de 100 y 0 respectivamente. Se busca que los aceites patrn cuya viscosidad a 210F (98C) sean iguales a la del aceite problema. A continuacin se determina la viscosidad de los tres aceites a 100F (38C) y se calcula el cociente:

Cuanto ms alto es ndice de viscosidad, ms estable es la viscosidad del aceite. 2.6.5. Densidad La densidad es la relacin entre el peso de un volumen dado de aceite y un volumen igual de agua. La densidad est relacionada con la naturaleza del crudo de origen y el grado de refino. En ocasiones, se usan otras caractersticas para definir el aceite en lugar de su densidad, aunque estn directamente relacionadas con ella. Veamos algunas.34

La gravedad especfica se define como la relacin entre un cierto volumen de producto y el mismo volumen de agua destilada a 4C. En Estados Unidos suele usarse la gravedad API. Esta es una escala arbitraria que expresa la gravedad o densidad del aceite, medida en grados API.

En Estados Unidos la temperatura estndar para el agua y el aceite es de 60F. En otros pases la temperatura es de 15C (59F) para el aceite y 4C para el agua, si bien en algunos casos solo utilizan 15C para el agua y el aceite.

La densidad es la razn entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen igual de agua. Esta caracterstica tiene cierta importancia en el campo comercial ya que permite convertir el volumen en peso, e indicativa del tipo de crudo del que procede el aceite. 2.6.6. Consistencia Se llama as a la resistencia a la deformacin que presenta una sustancia semislida, como por ejemplo una grasa. Este parmetro se usa a veces como medida de la viscosidad de las grasas. Al grado de consistencia de una grasa se le llama penetracin y se mide en dcimas de milmetro. La consistencia, al igual que la viscosidad, varia con la temperatura. 2.6.7. Aceitosidad o lubricidad

35

Se conoce con estos nombres a la capacidad de un lubricante de formar una pelcula de un cierto espesor sobre una superficie. Esta propiedad est relacionada con la viscosidad; a mayor viscosidad, mayor lubricidad. En la actualidad suelen usarse aditivos para aumentar la lubricidad sin necesidad de aumentar la viscosidad. 2.6.8. Rigidez dielctrica. La rigidez dielctrica o tensin de perforacin es la tensin que produce un arco elctrico permanente entre dos electrodos bien definidos separados 2'5mm, sumergidos en aceite a 20C. Se expresa en Kv/cm. La rigidez dielctrica orienta sobre la capacidad aislante del aceite, as como de la presencia en el mismo de impurezas tales como agua, lodos, polvo, gases, etc. La presencia de impurezas disminuye la rigidez dielctrica de un aceite. Las impurezas facilitan el paso de la corriente a travs del aceite, especialmente que llevan agua en disolucin, tales como fibras de papel, gotas de polvo, etc. No ocurre lo mismo con el disuelta en el aceite, que no afecta a esta propiedad.

La temperatura incrementa el valor de la rigidez dielctrica, hasta alcanza un valor mximo a 100C.

Esta propiedad es de especial significacin en los aceites de transformador y en los aceites para compresores frigorficos. 2.6.9. Formacin de espuma36

La espuma es una aglomeracin de burbujas de aire u otro gas, separados por una fina capa de lquido que persiste en la superficie. Suele formarse por agitacin violenta del lquido. La tendencia a la formacin de espuma y la persistencia de esta se determina insuflando aire seco en aceite. El volumen de espuma obtenido durante el ensayo determina la tendencia a la formacin de espuma del aceite. Al cabo de un tiempo de reposo se vuelve a medir el volumen, y as se determina la estabilidad de la espuma. La espuma provoca problemas en los sistemas hidrulicos y de lubricacin:

comportamiento errtico de mandos hidrulicos cavitacin en bombas derrames en depsitos oxidacin prematura del aceite corrosin interna de elementos del sistema fallos en cojinetes (por insuficiente lubricacin) disminucin de la capacidad refrigerante del aceite disminucin de la capacidad de disolucin del aceite flotacin de pequeas partculas de lodo presentes en el aceite

La estabilidad de la espuma se ve favorecida por el aumento de la viscosidad del aceite, la presencia de compuestos polares en el mismo. Por el contrario, la temperatura elevada del aceite y la presencia de aditivos antiespumantes en el aceite reducen la tendencia a la formacin de espuma. 2.6.10. Emulsibilidad

La Emulsibilidad es la capacidad de un lquido no soluble en agua para formar una emulsin. Se llama emulsin a una mezcla ntima de agua y aceite. Puede ser de agua en aceite (siendo el agua la fase discontinua) o de aceite en agua (donde el agua es la fase continua). Se considera que una emulsin es estable si persiste al cesar la accin que la origin y al cabo de un tiempo de reposo. Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son:

viscosidad del aceite muy alta tensin superficial del aceite baja pequea diferencia de densidad entre los dos lquidos Presencia de contaminantes.

La presencia de agua en el aceite es siempre perjudicial para la lubricacin, ya que, entre otras cosas, puede disolver ciertos aditivos, restando eficacia al aceite. Por lo tanto, siempre es deseable que los aceites formen emulsiones inestables, o separen el agua por decantacin. Esto es especialmente deseable en el caso de la maquinaria37

expuesta a la intemperie. Sin embargo, en algunos casos, como los aceites de corte o los marinos para maquinaria de cubierta, lo deseable es que la emulsiones sean estables. 2.6.11. Demulsibilidad

Se llama as a la capacidad de un lquido no soluble en agua para separarse de la misma cuando est formando una emulsin. La oxidacin del aceite y la presencia de contaminantes afectan negativamente a la demulsibilidad del aceite. La adecuada eliminacin del agua facilita en muchos casos la lubricacin, reduciendo el desgaste de piezas y la posibilidad de corrosin. Esta propiedad es muy importante en los aceites hidrulicos, para lubricacin de maquinaria industrial, de turbina y para engranajes que transmiten grandes esfuerzos. En los aceites de automocin no lo es tanto, debido a la capacidad dispersante y detergente de los mismos. 2.6.12. Aeroemulsin

La aeroemulsin es una emulsin de aire en aceite, formada por burbujas muy pequeas (0'0001 a 0'1 cm), dispersas por todo el lquido. Las aeroemulsiones son muy difciles de eliminar y provocan problemas semejantes a los de la espuma superficial. Esta es una propiedad muy importante en los aceites de turbina y en los hidrulicos de alta presin. Es una caracterstica intrnseca del aceite base y no puede ser modificada con aditivos. 2.6.13. Punto de goteo

Se llama punto de goteo a la temperatura a la cual una grasa pasa de estado semislido a lquido. Este cambio de estado puede ser brusco o paulatino, considerndose el punto de goteo como el final del proceso. En las grasas tipo jabn el cambio de estado es debido a la separacin del aceite y el jabn al alcanzarse el punto de goteo. La grasa tipo no jabn pueden cambiar de estado sin separarse el aceite del espesante. Se considera que el rango de temperatura til de una grasa est entre 100 y 150 F por debajo del punto de goteo. La operacin en temperaturas prximas al punto de goteo obviamente afectar a la eficacia lubricante de la grasa. El punto de goteo no est relacionado con la calidad de la grasa. 2.6.14. Punto de inflamacin

Se llama punto de inflamacin a la temperatura mnima en la cual un aceite empieza a emitir vapores inflamables. Est relacionada con la volatilidad del aceite. Cuanto ms38

bajo sea este punto, ms voltil ser el aceite y tendr ms tendencia a la inflamacin. Un punto de inflamacin alto es signo de calidad en el aceite. En los aceites industriales el punto de inflamacin suele estar entre 80 y 232 C, y en los de automocin entre 260 y 354C. El punto de inflamacin tambin orienta sobre la presencia de contaminantes, especialmente gases (los cuales pueden reducir la temperatura de inflacin hasta 50C en algunos aceites), riesgo de incendios a causa de los vapores y procesos no adecuados en la elaboracin del aceite. 2.6.15. Punto de combustin

Se llama as a la temperatura a la cual los vapores emitidos por un aceite se inflaman, y permanecen ardiendo al menos 5 segundos al acercrsele una llama. El punto de combustin suele estar entre 30 y 60 por encima del punto de inflamacin. 2.6.16. Punto de enturbiamiento

Se llama punto de enturbiamiento a la temperatura a la cual las parafinas y otras sustancias disueltas en el aceite se separan del mismo y forman cristales, al ser enfriado el mismo, adquiriendo as un aspecto turbio. La solubilidad del aceite y el peso molecular de las sustancias disueltas influyen en el punto de enturbiamiento. Como es sabido, la solubilidad esta directamente relaciona con la temperatura de la misma. Al bajar esta, la solubilidad disminuye, haciendo que algunas sustancias disueltas se separen de las sustancias disolventes. El peso molecular de las sustancias disueltas tambin influye en la capacidad del disolvente (este caso el aceite) para disolverlas. Cuanto menor sea el peso molecular en cuestin ms fcil ser disolver dichas sustancias. La presencia de sustancias extraas y el almacenamiento prolongado tambin influyen en el punto de enturbiamiento. Los contaminantes se combinan o aglomeran parafinas y otras sustancias susceptibles de separarse del aceite, elevando el punto de enturbiamiento. Igualmente, el almacenamiento prolongado favorece la aglomeracin de parafinas. El proceso de enturbiamiento es reversible en la inmensa mayora de los casos. No todos los aceites presentan punto de enturbiamiento: Algunos se solidifican directamente al alcanzar la temperatura de congelacin. Esta caracterstica es de especial significacin en los aceites que operan en temperaturas ambiente muy bajas, ya que afecta a la facilidad para bombear el aceite y su tendencia a obstruir filtros y pequeos orificios. 2.6.17. Punto de congelacin39

El punto de congelacin (tambin llamado punto de fluidez) es la menor temperatura a que se observa fluidez en el aceite al ser enfriado. Se expresa en mltiplos de 3C o 5F. En los aceites naftalnicos este punto se alcanza por la disminucin de la densidad causa por el descenso de la temperatura; en lo parafnicos se debe principalmente a la cristalizacin de sustancias parafnicas. El punto de congelacin se alcanza siempre a temperatura inferior a la del punto de enturbiamiento. Al igual que este, es una caracterstica importante en aquellos aceites que operan a muy bajas temperaturas ambientales.

2.6.18.

Punto de floculacin

Se llama punto de floculacin a la temperatura a la cual las parafinas y otras sustancias disueltas en el aceite se precipitan formando flculos (agregados de sustancias slidas) al entrar en contacto con un fluido refrigerante (normalmente R-12), en una mezcla con un 10% de aceite y un 90% de refrigerante, al ser enfriado el aceite. Esta caracterstica es de especial significacin en los aceites que trabajan en elementos de sistemas de refrigeracin, en los cuales el refrigerante es miscible con el aceite. 2.7. PROPIEDADES QUMICAS DE LOS LUBRICANTES

2.7.1. Nmero de neutralizacin (acidez, alcalinidad) En un aceite, su grado de acidez o alcalinidad puede venir expresado por su nmero de neutralizacin, que se define como la cantidad de lcali o de cido (ambos expresados en miligramos de hidrxido potsico), que se requiere para neutralizar el contenido, cido o bsico, de un gramo de muestra, en las condiciones de valoracin normalizadas del correspondiente ensayo. Existen dos procedimientos para su determinacin: el volumtrico y el potenciomtrico. El nmero de neutralizacin se puede presentar en cuatro distintos valores:40

a) b)

N. de cido total (TAN), determina todos los constituyentes cidos presentes en las muestras de aceite, dbiles y fuertes. N. de cido fuerte (SAN), determina slo el contenido en cidos fuertes. N. de base total (TBN) determina todos los constituyentes alcalinos. Normalmente se utiliza en aceites de motor. N. de base fuerte, determina el contenido en componentes fuertemente alcalinos, en ciertos aceites de motor de alta alcalinidad.

c) d)

Los aceites bien refinados y que no contengan cierto tipo de aditivos, no atacan sensiblemente al cobre, pero s pueden hacerlo por causa de su previa degradacin, presencia de contaminantes, o adicin de aditivos especiales. 2.7.2. Punto de anilina El punto de anilina de un aceite viene definido como la temperatura mnima a la que, una mezcla a partes iguales de aceite y anilina, llega a solubilizarse totalmente. Esta caracterstica se determina por medio de un ensayo en el que se produce una agitacin entre el aceite y la anilina, controlando la temperatura y en condiciones normalizadas. Dada su estructura molecular cclica, la anilina muestra mayor solubilidad hacia los aceites aromticos o naftnicos que hacia los parafnicos, de cadena abierta. Por ello el punto de anilina orienta sobre la estructura de los hidrocarburos constituyentes del aceite. Su valor tiene importancia al evaluar el comportamiento del lubricante frente a los cierres compuestos por materiales de goma y elastmeros. Se determina segn ASTMD61 1, expresado en OC. La anilina es una amina aromtica cuya temperatura de solubilidad es tanto ms baja cuanto ms aromtico sea el aceite. Cuanto ms viscoso sea un aceite, a igual contenido en aromticos (o grado de refino), ms elevado ser el punto de anilina. En aceites de viscosidades similares, cuanto ms aromtico sea, ms bajo ser su punto de anilina. 2.7.3. Antioxidantes En trminos generales, la oxidacin est influenciada por los siguientes parmetros: Temperatura - oxgeno - tiempo - impurezas qumicas en el aceite y catalizadores. En consecuencia, el aceite atraviesa por una serie compleja de reacciones de oxidacin, existiendo varias teoras sobre este fenmeno, pero la ms clara es la llamada de radicales libre, donde la auto-oxidacin se forma en tres etapas.41

Los principales antioxidantes utilizados actualmente son: a. Ditiofosfatos metlicos, especialmente Ditiofosfatos de zinc (tambin efectivo como inhibidor de corrosin). b. Fenoles bloqueados (cuales el grupo hidroxilo est bloqueado estticamente). c. Aminas: N-fenil-alfa-riaftilamina N-fenil Tetrametildiaminodifenilmetano cido antranlico d. Ditiocarbonatos metlicos, principalmente de zinc. e. Terpenos sulfurizados. f. Terpenos fosfosulfurizados. De los cuatro tipos de inhibidores de la corrosin, los de mayor uso comercial son los ditiofosfatos de zinc (dialquil diarilditiofosfato de zinc). 2.7.4. Anticorrosivos El trmino de inhibidor de corrosin se aplica a los productos que protegen los metales no ferrosos, susceptibles a la corrosin, presentes en un motor o mecanismo susceptible a los ataques de contaminantes cidos presentes en el lubricante. Por lo general, los metales no ferrosos en un motor se encuentran en los cojinetes. La mayora no eran productos puros, sino mezclas de mono, ditiorganofosfitos, obtenidos mediante la reaccin de alcoholes o hidroxisteres con tricloruro de fsforo. 2.7.5. Antiherrumbre El trmino antiherrumbre se usa para designar a los productos que protegen las superficies ferrosas contra la formacin de xido. Tales como los utilizados en turbinas, trenes de laminacin, circuitos hidrulicos, calandras, etc., el aceite utilizado debe soportar la presencia de agua, libre y/o disuelta en el mismo. Dicha agua proceder. En la mayora de los casos de condensacin, conduce a la formacin de herrumbre en las superficies de hierro o acero de los Sistemas que contienen el aceite. Lo mismo sucede en el interior de crteres o alojamientos para el aceite de engranajes, cojinetes, compresores, motores de explosin, etc. 2.8. MEDICIN DE PROPIEDADES, EQUIPOS Y ENSAYOS

Deben distinguirse entre ensayos qumico-fsicos y mecnico-dinmicos, los cuales sirven para establecer los datos tcnicos caractersticos de los lubricantes. Estas pruebas tambin son de especial importancia para el control de calidad durante la fabricacin. La orientacin se efecta segn los valores tericos y las tolerancias admisibles/fijadas en la frmula o en la norma de taller. En ocasiones, estos valores vienen indicados previamente como especificaciones de producto, por ejemplo, por parte de los fabricantes de automviles. En muchos casos existe un acuerdo individual sobre determinados valores y controles de aceptacin entre los usuarios y los fabricantes.42

La medicin de viscosidades absolutas bajo condiciones reales ha reemplazado al concepto de ndice de viscosidad convencional para evaluar lubricantes bajo condiciones de operacin. Otro factor en la medicin de viscosidades es el efecto del esfuerzo de corte o velocidad de corte. Para ciertos fluidos, llamados Newtonianos, la viscosidad es independiente del esfuerzo o la velocidad de corte. Cuando esta condicin no se cumple, los fluidos son llamados no-newtonianos. Las mediciones de viscosidad cinemtica se realizan a velocidades de corte bajas (100 s-1). Se dispone de otros mtodos para medir la viscosidad a velocidades de corte que simulan las condiciones de operacin del lubricante. Dentro de los diferentes instrumentos disponibles para la medicin de la viscosidad cinemtica, se pueden mencionar: 2.8.1. Viscosmetros capilares. Son aquellos que miden la velocidad de flujo de un volumen fijo de fluido a travs de un orificio de dimetro pequeo, a una temperatura constante y controlada. La velocidad de corte puede variar entre 0 a 106 s-1 cambiando el dimetro del capilar y la presin aplicada. Los tipos de viscosmetros capilares y sus modos de operacin son:

Viscosmetros de capilar de vidrio - el fludo para a travs de un orificio de dimetro fijo bajo la influencia de la gravedad. La velocidad de corte es menos de 10 s-1. Todas las viscosidades cinemticas de lubricantes para automviles se miden con viscosmetros capilares. Viscosmetros capilares de alta presin - aplicando un gas a presin, se fuerza a un volumen determinado del fludo a pasar a travs de un capilar de vidrio de pequeo dimetro. La velocidad de corte se puede variar hasta 106 s-1. Esta tcnica se utiliza comnmente para simular la viscosidad de los aceites para motor en las condiciones de operacin. Esta viscosidad se llama alta temperatura-alto corte (HTHS por su sigla en ingls) y se mide a 150 C y 106 s-1

2.8.2. Viscosmetros rotatorios. Son los que usan el torque de un eje rotatorio para medir la resistencia al flujo del fludo. El Simulador de Cigeal Fro (CCS), el mini-viscosmetro rotatorio (MRV), el viscosmetro Brookfield y el Simulador de Cojinete Cnico (TBS) son viscosmetros rotatorios. La velocidad de corte se puede cambiar modificando las dimensiones del rotor, el espacio entre el rotor y la pared del estator, y la velocidad de rotacin.

Simulador de Cigeal fro: El CCS mide la viscosidad aparente en el rango de 500 a 200.000 cP. Los rangos de velocidades de corte van entre 10 4 y 105 s-1. El rango normal de temperaturas de operacin est entre 0 a -40 C. El CCS ha43

demostrado una excelente correlacin con los datos de cigeales de mquinas a bajas temperaturas. La clasificacin de viscosidades SAE J300 especifica el comportamiento viscoso de aceites para motor a bajas temperaturas mediante lmites del CCS y requisitos del MRV.

Mini-viscosmetro Rotatorio (ASTM D 4684): La prueba con el MRV, que est relacionado con el mecanismo de bombeo, es una medicin a baja velocidad de corte. La baja velocidad de enfriamiento es la caracterstica clave del mtodo. Se trata una muestra para que tenga una historia trmica que incluya ciclos de calentamiento, enfriamiento lento y remojado. El MRV mide una aparente tensin admisible, la cual, si es ms grande que el valor umbral, indica un posible problema de bombeo por mezcla con aire. Por sobre una cierta viscosidad (normalmente definida como 60.000 cP por la SAE J300), el aceite podra estar sujeto a una falla de bombeo por un mecanismo llamado comportamiento de "flujo lmite". Un aceite SAE 10W, por ejemplo, se requiere para tener una viscosidad mxima de 60.000 cP a -30 C sin tensin admisible. Este mtodo tambin mide una viscosidad aparente bajo velocidades de corte de 1 a 50 s-1 Viscosmetro Brookfield: Determina un amplio rango de viscosidades (1 a 105 P) bajo una baja velocidad de corte (hasta 102 s-1). Se usa principalmente para determinar la viscosidad a baja temperatura de aceites para engranajes, transmisiones automticas, convertidores de torque y aceites hidrulicos para tractores, automviles e industriales. La temperatura del ensayo se mantiene constante en el rango de -5 a -40 C. La tcnica de ensayo Brookfield mide la viscosidad Brookfield de una muestra a medida que es enfriada a velocidad constante de 1 C por hora. Como el MRV, este mtodo intenta correlacionar las caractersticas de bombeo de un aceite a baja temperatura. El ensayo informa el punto de gelificacin, definido como la temperatura a la cual la muestra llega a 30.000 cP. El ndice de gelificacin se define como la relacin entre la mayor velocidad de cambio en el incremento de la viscosidad desde -5 C y la temperatura ms baja del ensayo. Este mtodo encuentra aplicacin en aceites de motores, y es requerido por la ILSAC GF-2.

Simulador de Cojinete Cnico: Esta tcnica tambin mide viscosidades a altas temperaturas y velocidades de corte (ver Viscosmetro capilar de alta presin). Se obtienen altas velocidades de corte usando distancias extremadamente pequeas entre las paredes del rotor y estator.

Los requerimientos fsicos tanto para aceites para cigeal como para engranajes estn definidos por la SAE J300. 2.9. ENSAYOS DE GRASAS LUBRICANTES

Ensayo De Penetracin: Este ensayo se hace para determinar el grado de resistencia a la penetracin (grado N.L.G.I.) que tienen las grasas, de forma similar a la que se mide la dureza de los materiales.44

La diferencia entre un grado de penetracin o "dureza" de una grasa y otra, es muy importante a la hora de elegir una grasa para una determinada aplicacin. Por ejemplo, una grasa muy dura no sera adecuada para la lubricacin de un rodamiento que gire a elevadas velocidades, porque al ofrecer mayor resistencia, se calentara demasiado, con los inconvenientes que esto apareja. El aparato para realizar este ensayo consiste en un bastidor con una base donde est ubicada la muestra de grasa. Por encima de la muestra est el cono penetrador (de peso, forma y material normalizados), conectado a un reloj comparador que mide en dcimas de mm. Una vez posicionada la muestra en la base, se deja por gravedad caer el cono sobre la superficie rasada de la muestra de la grasa, y el reloj medir la profundidad que penetr el cono en la grasa. De esta manera, se determina la "dureza" o grado de penetracin de las grasas. Depende la profundidad de penetracin se clasifican las grasas en fluidas, blandas y semiduras, slidas y duras. Un aspecto a tener en cuenta antes de hacer este ensayo, es trabajar la grasa para homogeneizar su masa y adems darle una cierta temperatura, similar a la de trabajo. Determinacin Del Punto De Goteo: El aparato para realizar este ensayo consta de un envase cilndrico de vidrio prex que contiene un aceite siliconado. Dentro de este envase se sumerge un tubo de vidrio especial, similar a un tubo de ensayo, dentro del cual se coloca un dispositivo que contiene una pequea muestra de grasa y tiene un pequeo orificio en la parte inferior. En contacto con la muestra se coloca un termmetro (para medir la temperatura de la grasa), y otro en el bao de aceite para determinar la temperatura de este. Una resistencia elctrica calienta el aceite siliconado hasta que del dispositivo que contiene a la grasa cae la primer gota de aceite que se separa de la grasa por efecto de la temperatura. En ese momento se registra la temperatura de la grasa con el termmetro y esta se denomina temperatura del punto de goteo, propiedad particular de cada grasa. Este punto es la temperatura mxima a la que puede operar una grasa antes de que el aceite se separe del jabn.NLGI 000 00 0 1 2 3 4 PENETRACIN 445/475 400/430 355/385 318/340 265/295 220/250 175/205 ESTRUCTURA Fluida Casi fluida Extremadamente blanda Muy blanda Blanda Media Slida

45

5 6

130/160 85/115

Muy slida Extremadamente slida

2.10. SISTEMAS DE CLASIFICACIN DE LA VISCOSIDAD 2.10.1. Clasificacin ISO para aceites industriales

La ISO (Organizacin de Normalizacin Internacional), debido a la existencia de varios sistemas de clasificacin, gnero un nico sistema para evitar las tablas de conversin de un sistema a otro. Las caractersticas de esta clasificacin son las siguientes:

Posee 18 grados de viscosidad, desde 2 hasta 1500 cts. a 40 C Cada grado se designa por el nmero entero ms prximo a su viscosidad cinemtica media. Cada grado representa un intervalo de