República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior Universidad Politécnica Territorial Juan de Jesús Montilla Acarigua Estado Estado Portuguesa Portuguesa
Análisis de Lubricantes ANALISIS DE FALLAS Prof. VLADIMIR JOSE BARRERA RODRIGUEZ RODRIGUEZ
Integrantes: Carlos Arteaga Eduardo Trias Alirio Mendoza Libio Sosa Ronald Gerbassi Jaime Figueira Francisco Terán Carlos Freitez Julián Ortiz Cattarossi Juan Carlos
Índice: 1.
ANÁLISIS DE LUBRICANTES LUBRI CANTES ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 3 DESCRIPCIÓN ................................................................................................................................... 3
2.
IMPACTO EN EL MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO DEL DEL ANALISIS DE LUBRICANTES: LUBRICANTES: .................. ........................... .................. .............. ..... 3
3.
FUNCIONES DEL ANÁLISIS DE LUBRICANTES LUBRI CANTES .................................. ................. ................................... ................................... ........................... .......... 4 DEGRADACIÓN DEGRADA CIÓN DE LOS ACEITES LUBRICANTES LUBRI CANTES ................................... .................. ................................... ................................... ........................ ....... 4 OXIDACIÓN ...................................................................................................................................... 5 HIDRÓLISIS ....................................................................................................................................... 5 DEGRADACIÓN TÉRMICA ................................................................................................................ 6 LA DEGRADACION DEL ACEITE PUEDE LLEVAR A: ........................................................................... 6
FORMACIÓN FORMACIÓ N DE COMPUESTOS COMPUESTO S ÁCIDOS ................................. ................ ................................... ................................... ........................... .......... 6
AUMENTO DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE .................................. ................. ................................... ................................... ..................... .... 6
FORMACIÓN FORMACIÓ N DE BARNIZ .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 7
DISMINUCIÓN DISMINUCIÓ N DE LA FUNCIÓN DE LOS ADITIVOS ................................... ................. .................................... ........................... ......... 7
CONSECUENCIAS DE LA DEGRADACIÓN DEL ACEITE: ..................................................................... 7 4.
ESTADO DE LOS LUBRICANTES LUBRICANTES Y SU INFLUENCIA INFLUENCIA SOBRE SOBRE OTROS MATERIALES. ................. ......................... ........ 8
Disminuir Disminu ir el rozamiento. rozamien to. ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................. ............... 8
Reducir el desgaste ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 8
Evacuar el calor (refrigerar) (refrige rar)................................... ................. ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 8
Facilitar el lavado lavado (detergencia) y la dispersancia de las impurezas................... ........................... ................ ....... 8
Minimizar la herrumbre y la corrosión que puede puede ocasionar ocasionar el el agua y los ácidos residuales. ................................................................................................................................... 8
5.
Transmitir Transm itir potencia. potencia . .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... .... 8
Reducir la formación de depósitos depósitos duros (carbono, barnices, barnices, lacas, lacas, etc.) ................. ......................... ........ 9
Sellar ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 9
PARA QUE APLICAR TÉCNICAS PARA ANÁLISIS DE LUBRICANTES.................. ........................... .................. .................. ........... .. 9 VISCOSÍMETRO .............................................................................................................................. 10 CONTADOR DE PARTÍCULAS FÉRREAS:.......................................................................................... 11
6.
EL ANÁLISIS DE ACEITES COMO TÉCNICA PREDICTIVA PREDICTI VA.................................. ................ .................................... ............................ .......... 11 Los equipos de taller para análisis rápido de muestras miden los siguientes parámetros: ......... 12 Los beneficios por aplicar el análisis de aceites como técnica predictiva son principalmente: ... 12
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1. ANÁLISIS ANÁLI SIS DE LUBRICAN LUBR ICANTES TES El Análisis de aceite es un conjunto de procedimientos y mediciones aplicadas al aceite usado en las máquinas y equipos, que facilitan el control tanto del estado del lubricante, como de manera indirecta permiten establecer el estado de los componentes.
DESCRIPCIÓN El objetivo primordial y final es suministrar información para adelantarse a tomar acciones y buscar la reducción de los costos de operación y mantenimiento a través de la preservación de las máquinas y la extracción de la mejor vida de los lubricantes. Los procedimientos de análisis se pueden realizar en un laboratorio especializado, pero también pueden hacerse en el campo con ayuda de herramientas simples. Es la actividad de monitorear y reportar lo observado en las condiciones del lubricante para alcanzar las metas propuestas de mantenimiento a través de las buenas prácticas de lubricación. Es una herramienta que sirve para documentar los procesos de mantenimiento, siempre y cuando, se tenga un buen entrenamiento y conocimiento de la interpretación de los resultados de laboratorio
2. IMPACTO EN EL MANTENIMIENTO DEL ANALISIS DE LUBRICANTES: El análisis de lubricantes lubricantes nos permite monitorear monitorear el estado de desgaste de los equipos, detectar fallas incipientes, y también establecer un programa de Lubricación, como herramienta del diagnóstico diagnóstico técnico en el mantenimiento de de máquinas y equipos. En el mantenimiento Para disponer de un efectivo sistema de mantenimiento, es necesario poder evaluar el estado técnico de cada uno de los elementos que componen la máquina, para tomar medidas dirigidas no a un conjunto de elementos, sino a cada uno en particular. Para lograr lo anterior se ha desarrollado una rama de la Ciencia que se dedica al estudio y determinación del estado técnico de cada artículo en explotación con un enfoque individual para restablecer sus requisitos de funcionamiento, que se ha denominado Diagnóstico Técnico. La base del Diagnóstico Técnico consiste en saber medir (de forma continua o discreta) los parámetros (directos o indirectos) que caracterizan el estado técnico del artículo; parámetros que permiten establecer el estado real de un artículo en particular y
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determinar su posible tiempo de explotación, hasta el momento en que alcance su estado límite. El Mantenimiento Predictivo se enfoca a los síntomas de falla que se identifican utilizando las distintas técnicas tales como análisis de lubricantes, análisis de vibraciones, y ensayos no destructivos como: radiografías, ultrasonido, termografía, etc. que permiten detectar los síntomas de inicio de falla de la maquinaria. El mayor beneficio de la utilización de estas herramientas, es que se logra una alerta temprana que permite planificar una parada para corregir el problema, alcanzando de ésta manera una mayor disponibilidad de la maquinaria y una reducción del número de fallas catastróficas. El hecho de analizar simplemente la máquina para analizar su estado no siempre es posible. El análisis del aceite puede ser realizado con facilidad y ofrecer muchas condiciones de la máquina y del estado del aceite. Por tal razón, a partir de los resultados del análisis del aceite se puede determinar si el lubricante y la máquina se encuentran en buen estado y utilizar esta información para el planteamiento de los programas de mantenimiento predictivo. Muchos fabricantes de equipos, así como organizaciones internacionales especifican sus propios límites condenatorios, lo cual permitirá con mayor facilidad y confianza, determinar el momento oportuno para que el aceite sea drenado, así como también, si se debe sustituir alguna pieza del equipo.
3. FUNCIONES DEL ANÁLISIS DE LUBRICANTES En el análisis de Lubricantes se deben tomar algunas medidas para verificar las propiedades físicas y químicas, así proporcionando información con respecto a: La salud del lubricante Contaminación del lubricante Desgaste de la maquinaria
DEGRADACIÓN DE LOS ACEITES LUBRICANTES La vida útil de un aceite, es el periodo de tiempo funcional del aceite en máquina, hasta que los antioxidantes se consumen, produciendo grandes cambios en las propiedades físicas (la densidad, la viscosidad) y químicas del aceite base, resultando un desgaste de los componentes y un eventual mal funcionamiento de la máquina.
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El proceso de degradación del aceite es un problema común tanto en sistemas de lubricación como hidráulicos. Las principales causas de la degradación del aceite son:
NOTA: Al disminuir la contaminación con agua, con aire, con partículas, con calor, no sólo
se estará disminuyendo el desgaste de la maquinaria, sino también extendiendo la vida útil del aceite.
OXIDACIÓN Esta ocurre cuando el oxígeno reacciona con el aceite base del lubricante. Cuando el aceite se oxida algunas moléculas del hidrocarburo se transforman en ácidos, alcoholes y polímeros. Conduce a la formación de productos insolubles (resinas), películas finas, barnices o lacas en las superficies, lo cual afecta las propiedades de desempeño del aceite. Existen varios tipos de antioxidantes que pueden aumentar la estabilidad a la oxidación.“ADITIVOS”. Sin antioxidantes, ningún tipo de aceite estaría exento a este
proceso químico natural.
HIDRÓLISIS Es una reacción química que produce descomposición descomposición o alteración del lubricante, lubricante, al estar en contacto con el agua. Esto produce un desplazamiento del equilibrio molecular del agua y como consecuencia se modifica el pH del lubricante. Al igual que en el proceso de oxidación, el proceso de hidrólisis también puede llevar a la l a formación de compuestos ácidos y barniz.
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En casi todos los sistemas, las trazas de agua en el sistema lubricante son inevitables y pueden surgir a causa de:
Fugas de refrigerante
Condensación atmosférica
Operación de Talento Humano
Fallas en los sellos o empaques
Pequeñas partes pueden ser toleradas. toleradas. (Aprox 100 ppm) Cantidades excesivas pueden afectar: La viscosidad del aceite Acelerar la velocidad de oxidación emulsiones
Estas repercuten en fallas fallas de los componentes componentes del equipo (cojinetes, engranajes, partes moviles, etc.).
DEGRADACIÓN TÉRMICA Es el proceso de descomposición del aceite por medio del calor (altas temperaturas). Normalmente, la degradación térmica tiene lugar en puntos del sistema con altas temperaturas. También pueden resultar polímeros y compuestos insolubles, los cuales pueden conducir a la formación de barniz tal y como sucede en el proceso de oxidación. También lleva a la Polimerización debida a la alta presión y temperatura. temperatura. Se forman nuevos productos.
LA DEGRADACION DEL ACEITE PUEDE LLEVAR A:
FORMACIÓN DE COMPUESTOS ÁCIDOS Los ácidos producen corrosión (por ejemplo, corrosión o carcomido) lo cual aumenta el desgaste en las superficies internas de las máquinas.
AUMENTO DE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE
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La resistencia del aceite a fluir va a aumentar, lo cual va a dar como resultado fricción, desgaste y disminución de la eficiencia del equipo.
FORMACIÓN DE BARNIZ Los barnices son capas que van a atrapar a los contaminantes duros, creando una superficie como de “papel de lija”. Esta superficie acelera el desgaste de los componentes. Así pues, el barniz puede dar como resultado filtros obstruidos, válvulas bloqueadas y orificios taponados. Además estos barnices actúan como aislantes, reduciendo el efecto de los intercambiadores de calor, lo cual va a originar altas temperaturas y aumento de la velocidad de reacción.
DISMINUCIÓN DE LA FUNCIÓN DE LOS ADITIVOS Los aditivos (antioxidantes y detergentes) también reaccionan con los productos intermedios de degradación. El resultado es la pérdida del efecto de los aditivos y consecuentemente el proceso de degradación se acelera.
CONSECUENCIAS DE LA DEGRADACIÓN DEL ACEITE: Disminución de la vida del aceite
Aumento de degradación del aceite Productos de la degradación actúan como catalizadores Reducción de la función de los aditivos
Reducción de la función del aceite
Pérdida de lubricidad Fallos en las válvulas Restricción del flujo del aceite
Reducción de la productividad
Mayor energía consumida
Fricción y desgaste
Aumento de los costos de mantenimiento
Aumento de la frecuencia de cambio de filtros Aumento de desgaste en los componentes Corrosión acida en los componentes metálicos Fallo de los componentes Limpieza de los depósitos resultantes de la oxidación
Consecuencias de la polución medioambiental
Mayores costos por el cambio del aceite y filtros Fugas
Síndrome del lunes por la mañana: lenta puesta en marcha Aumento de los tiempos de parada Reducción del rendimiento de las máquinas
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4.
ESTADO ESTADO DE LOS LUBRICANTES Y SU INFLUENCIA SOBRE OTROS MATERIALES. MATERIALES. Los lubricantes son materiales puestos en medio de partes en movimiento con el propósito de brindar enfriamiento (transferencia de calor), reducir la fricción, limpiar los componentes, sellar el espacio entre los componentes, aislar contaminantes y mejorar la eficiencia de operación. Por ejemplo, los lubricantes desempeñan también la función de "selladores" ya que todas las superficies metálicas son irregulares (vistas bajo microscopio se ven llenas de poros y ralladuras La lubricante "llena" los espacios irregulares de la superficie del metal para hacerlo "liso", además sellando así la "potencia" transferida entre los componentes. Si el aceite es muy ligero (baja viscosidad), no va a tener suficiente resistencia y la potencia se va a "escapar"…si "escapar"…si el aceite es muy pesado o grueso (alta viscosidad), la potencia se va a perder
en fricción excesiva (y calor). En general cuando los anillos de un motor empiezan a fallar, se dice que el motor "quema aceite", ya que el aceite se escapa entre los anillos y la camisa del pistón, perdiendo así también potencia…Si el aceite se ensucia, actuará como abrasivo entre los
componentes, gastándolos. Los lubricantes también trabajan como limpiadores ya que ayudan a quitar y limpiar las partículas de material que se desprenden en el proceso de fricción (figura 3), ya que de otra forma estos actuarían como abrasivos en la superficie del material. Otro uso de los lubricantes es para impartir o transferir potencia de una parte de la maquinaria a otra, por ejemplo en el caso de sistemas hidráulicos (bomba de dirección, etc.). No todos los lubricantes sirven para esto y no todos los lubricantes deben cumplir esta función. Los lubricantes también contribuyen al enfriamiento de la maquinaria ya que acarrean calor de las zonas de alta fricción hacia otros lados (radiadores, etc.) enfriándola antes de la próxima pasada. En resumen, las principales funciones de los aceites lubricantes son:
Disminuir el rozamiento. Reducir el desgaste Evacuar el calor (refrigerar) Facilitar el lavado (detergencia) y la dispersancia de las impurezas. Minimizar la herrumbre y la corrosión que puede ocasionar el agua y los ácidos residuales. Transmitir potencia.
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Reducir la formación de depósitos duros (carbono, barnices, lacas, etc.) Sellar
5. PARA QUE APLICAR TÉCNICAS PARA ANÁLISIS DE LUBRICANTES Las técnicas de análisis de lubricantes son fundamentales para determinar el deterioro del lubricante, la entrada de contaminantes y la presencia de partículas de desgaste. Actualmente existen equipos de taller para análisis de aceites que permiten montar un minilaboratorio de análisis rápido de aceites en la planta industrial, lo cual permite:
Obtener resultados inmediatos sobre los análisis Reducir el coste de análisis por muestra
Los equipos de taller para análisis rápido de muestras miden los siguientes parámetros:
Índice de detracción química, para evaluar el deterioro del aceite lubricante Constante dieléctrica, para evaluar el deterioro del aceite lubricante y su contaminación Contenido en agua, para evaluar su contaminación
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Índice de desgaste férrico, para localizar desgastes de piezas de la máquina tales como engranajes o rodamientos Indicador de partículas no férricas, para verificar si existe entrada de contaminantes Viscosidad, para comprobar la efectividad del lubricante y estudiar su degradación química o entrada de contaminantes líquidos
Una respuesta rápida es esencial para que las decisiones sobre la planificación de intervenciones de mantenimiento sean acertadas. El OilView Quick-Check en su departamento de mantenimiento predictivo le proporciona resultados rápidos y útiles para ayudarle a identificar problemas en el lubricante, en las obturaciones o en los elementos de desgaste. El OilView Quick-Check Analyzer aporta información sobre:
Degradación del aceite. Mediante medidas del índice de degradación y de la constante dieléctrica. Entrada de contaminación. Mediante la medidas de contenido en agua y partículas grandes no férricas. Desgaste de componentes mecánicos. Mediante las medidas del índice férrico y el indicador de partículas férricas mayores de 60 micras.
VISCOSÍMETRO Es una herramienta que mide de forma rápida y fiable la viscosidad de los aceites lubricantes y fluidos hidráulicos. Resulta adecuado para mediciones in-situ tanto cuantitativas como cualitativas.
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CONTADOR DE PARTÍCULAS FÉRREAS: El Contador de Partículas Férricas en Aceite es un equipo que permite cuantificar la cantidad de partículas férricas en muestras de aceite en porcentaje en peso. Permite realizar un rápido diagnóstico de rodamientos, engranajes, cilindros, etc.
6. EL ANÁLISIS DE ACEITES COMO TÉCNICA PREDICTIVA El análisis de aceites es una técnica predictiva que ofrece valiosa información a los analistas que ha de determinar cuándo se debe intervenir una máquina y han de diagnosticar el fallo detectado. Las técnicas de análisis de aceites lubricantes son fundamentales para determinar:
Degradación del lubricante: Mediante el estudio de la degradación del aceite se pueden programar las sustituciones de los lubricantes y así aplazar la sustitución de aceites en buen estado o adelantar la sustitución de aceites deteriorados que no cuentan con la viscosidad suficiente para una lubricación eficaz, de manera que se evitan averías prematuras. Desgaste de componentes de la máquina: El estudio de los componentes de desgaste férricos y no férricos permite localizar con la mayor antelación el desgaste de cojinetes, rodamientos, engranajes, obturaciones y otros componentes.
Entrada de contaminantes sólidos y líquidos. La supervisión del nivel de contaminantes no férricos permite la identificación inmediata de la entrada de contaminantes sólidos. Por otra parte, la supervisión del grado de humedad alerta tanto de entrada de agua contaminante, como por ejemplo, la comunicación de circuitos de lubricación y refrigeración.
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Los equipos de taller para análisis rápido de muestras miden los siguientes parámetros:
Constante dieléctrica, para evaluar el deterioro del aceite lubricante y su contaminación. Contenido en agua, para evaluar su contaminación por refrigerantes, condensación... Índice de desgaste férrico, para localizar desgastes de piezas de la máquina tales como engranajes o rodamientos. Indicador de partículas no férricas, para verificar si existe entrada de contaminantes. Viscosidad, para comprobar la efectividad del lubricante y estudiar su degradación química o entrada de contaminantes líquidos.
Los beneficios por aplicar el análisis de aceites como técnica predictiva son principalmente:
Extender al máximo la duración de los aceites lubricantes al programar su sustitución solamente cuando sea realmente necesario. Prevenir averías por deterioro del lubricante antes de lo esperado, por la identificación de partículas de desgaste de los componentes de la máquina monitorizada o por entrada de contaminantes. Mayor información para la planificación de las revisiones de mantenimiento de la maquinaria. Reducción del gasto en lubricantes. Reducción del impacto ambiental por aceites inservibles.
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