revista mantener nº15
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Revista N° 15 - Año 5 - Marzo 2006 www.clubdemantenimiento.com.ar
Club de Mantenimiento
Revista para los gestores del mantenimiento de distribución masiva y gratuita por E-mail
Contenido
Como evitar averías del diferencial, cuadro de
fallas
Importancia y Funciones del Aceite de motor Indicadores de
Mantenimiento (3ª parte)
Darwin Francisco Inostroza Basso
País: Chile
Gerardo Trujillo País: México
Ing. Claudio Héctor Christensen País: Argentina
Editorial Editores
Con gran satisfacción les hacemos llegar la edición número 15 de la revita del Club de Mantenimiento. Tras un año colmado de actividad, damos lugar a un 2006 lleno de espectativas, apostando a enriquecer a la gente de mantenimiento a través de este medio, donde las vivencias profesionales de cada uno de los socios del club llegan a diferentes lugares de america latina. Estamos convencidos que el pequeño aporte de cada uno de uds. es de gran importancia y ayuda al crecimiento diario. Agradecemos a todos aquellos que con sus aportes a esta revista colaboraron a enriquecer a nuestros lectores e invitamos a quienes aún no se han animado, a que en breves palabras divulguen su actividad. Mantenimiento es una comunidad que la desarrollamos entre todos.
Gregorio Pereyra
Director: Gregorio Pereyra
Redacción de Notas: Fernanda Cecilia Christensen Diseño y compaginación: SIM Ingeniería SRL [email protected]
www.clubdemantenimiento.com.ar
La revista no se responsabiliza por los artículos firmados.
Al reproducir citar la fuente.
Permitida su distribución por E-mail.
Novedades
A fines del 2005, el Club de Mantenimiento ha firmado un acuerdo con la firma Asitotal SA de Uruguay para el desarrollo de un software de mantenimiento.
El enfoque principal fue lograr una herramienta de fácil acceso y bajo tiempo de carga de datos, que permita administrar gran cantidad de información como reportes e indicadores. Es por esto que el software se denominó aruy conceptos.
Si bien se encuentra en la etapa de desarrollo, ya hay varios usuarios utilizandolo y con buenas perspectivas.
El objetivo es llegar a las empresas chicas y medianas de habla hispana.
Para la implementación se brinda asesoramiento por internet a través de videoconferencias con programas de acceso gratuito.
Organo de difusión del COPIMAN - Comité Panamericano de Ingeniería de Mantenimiento de la UPADI
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Como evitar averías del diferencial, cuadro de fallas. Autor: Darwin Francisco Inostroza Basso
País: Chile
Introducción
El autor nos hace llegar el presente artículo sobre averías en diferenciales, dada su gran experiencia en equipos de transporte de alto porte, seguro que nos dejará muy buena información para aplicar en nuestras actividades.
Fallas más comunes:
El rodamiento guía de la punta del piñón se desgasta prematuramente, a veces puede ser por la tensión a que es sometido en su trabajo.
Se identifican una primera causa, la carga de los elementos rodantes en la pista de rodadura provoca un descascarillado profundo evidenciando una fatiga en los caminos de rodadura, la pista interior es la más lesionada, esto provoca una perdida de la geometría del eje (grave).
Una segunda causa seria, desgaste por condiciones de servicio, (tracción tenaz en los cambios de fuerza), ósea, alto torque, baja velocidad, escasa ventilación, por lo tanto la temperatura del aceite puede subir a niveles de riesgo (superior a 100 º C), como antecedente le agregamos que en 3º velocidad un motor de 675 NM., de curva plana de torque, entre 1200 a 1600 rpm., esta fuerza original del motor que salió del extremo trasero del cigüeñal, cuando esta pasando por una 3º velocidad de la caja de cambios, puede llegar multiplicarse unas 16,5 veces en la punta del eje palier, por tanto, la tensión que genera al pasar por estos engranajes es enorme, este mecanismo debe su existencia al aceite que lo lubrica y lo enfría.
La limpieza de la carcaza que soporta los engranajes diferenciales, llegado el momento de disipar las altas temperaturas que se generan en una condición severa de operación (montaña o ciudad), es fundamental, ya que si tiene lodos adheridos, estos se transforman en una verdadera chaqueta térmica impidiendo el paso del calor al medio ambiente mas frió (la carcaza del diferencial hace de radiador para enfriar el aceite).
Si el rodamiento se deteriora mucho antes de lo esperado, hay que pensar que pudo haber actuado una carga excesiva provocando una tensión desmedida en el eje pasante.
Caso contrario pudo darse un error en el montaje o de mantenimiento.
Si se comprueba daños por corrosión sería una falla de mantenimiento, una causa podría ser periodo cambio de aceite muy prolongado o fatiga prematura del lubricante por contaminación con agentes externos (agua, polvo, arena), este acumula una alta concentración de partículas duras y ásperas (fierro y cobre), esto hace que la marcha sea irregular y
ruidosa, ya que las partículas duras actuando como esmeril provocan desgaste en otros rodamientos y engranajes asociados a la función.
Otra falla de mantenimiento ocurre cuando el sellado es defectuoso frente a la humedad y suciedad del medio ambiente (puede ingresar por el respiradero, por los retenes de los cubos traseros, por las fugas de aceite del diferencial, este puede perder por retenes o empaquetaduras) todas estas fallas en los procedimientos provoca una alta concentración de agua de condensación al interior de la caja.
No olvidemos que a la caja diferencial de modo natural le entra agua y sale como vapor por el respiradero, producto de las altas temperaturas alcanzadas en una condición severa de operación.
El aceite se comporta como una membrana gigantesca, con la alta temperatura se dilata, aumentado su volumen, luego, cuando el aceite se enfría, por las noches, estando detenido el móvil, cuando el conductor esta descansando, este se contrae, ocupa menos espacio dentro de la caja, luego este se va llenando con aire, el aire por supuesto no entra solo, va acompañado de humedad, polvo arena ambiental, partículas duras.
Estos fallos anunciados, ayudan a la perdida de la superficie dura del rodamiento, hace que este tenga una tolerancia que no debiera tener, de no ser corregidos con urgencia, provoca algo mucho mas catastrófico, una desalineación y perdida de paralelismo de los ejes del piñón – corona, por su modo de trabajo se puede llegar a la rotura de dientes o bien en la fractura del ojo guía del porta rodamiento guía del piñón.
También si el eje trasero en su labor no recibe el trato adecuado (sobrecargado por encima de su capacidad o caminos en mal estado), se puede deformar provocando una torcedura y una perdida definitiva de la geometría.
Estos ejes estructurales poseen una cierta elasticidad y se pueden deformar cíclicamente miles y miles de veces con la carga o ante fuertes impactos, pero si son sometidos a sobreesfuerzos mas halla de su resistencia mecánica, esto los puede llevar a un estado de fatiga total, quedando en estado inservible o costos muy elevados de recuperación por la tecnología que implica el centrado y recuperación de túneles donde se alojan los rodamientos (reparaciones que normalmente las fabricas no las recomiendan).
3.- Ante la rotura de dientes arrancados de raíz, se debe evaluar las marcas de trabajo con respecto de su par, si estas huellas están mas acentuadas en la orilla del diente podría haber un desalineación del piñón / corona, grietas o picaduras profundas si están a la vista, podría ser motivo para pensar que una alta presión de aceite de lubricación podría ser la causa de la rotura, ya que esta sobrepasa las 5 mil libras de presión aproximadamente en los momentos de tracción.
Si no se encuentran ninguna de estas evidencias podemos llegar a pensar que reiterados golpes a la
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tracción provocan torques desmedidos (20 o 30 veces la fuerza del motor) lo cual lo lleva a un estado de fatiga estructural rompiendo la dureza superficial y fracturando el material de resistencia (núcleo).
La estructura de un diente de engranaje es muy duro por el exterior para resistir el esfuerzo de la tracción y el roce que se produce en el deslizamiento al entrar y salir, la superficie exterior es pulida.
Por el interior tiene que ser blando, elástico, para resistir con tenacidad los esfuerzos de la tracción o cuando la maquina esta frenando a través del árbol motor, estos pueden ser aumentados incorporando mecanismos retardadores adicionales al frenado del motor. Modo de trabajo de los engranajes diferenciales helicoidales (Hipoidales)
Ocurre que un diente esta en contacto total, otro esta entrando, otro esta saliendo, ósea el esfuerzo se distribuye mejor en una mayor superficie de contacto, son prácticamente tres dientes que están empujando y rodando, esta acción genera mucho calor, se acoplan en una combinación de rodamiento y deslizamiento, inicia contacto en el extremo del diente barriendo a todo lo ancho de la cara.
Esto es bastante distinto al contacto entre dientes de engranajes rectos, que ocurre todo de una vez a lo largo de una línea sobre la cara del diente en el instante del contacto.
El resultado de esta diferencia es que los engranajes helicoidales operan con mayor silencio y menor vibración que los rectos, debido al contacto gradual entre dientes, la mayoría de la transmisiones están construidas casi siempre con engranes helicoidales.
Una excepción común es el acoplamiento del engranaje de reversa en las transmisiones estándar, suelen ser de engrane recto para facilitar el acoplamiento y desacoplamiento. En una transmisión de este tipo es notable un quejido de los engranes al moverse marcha atrás con el móvil, el motivo es a causa de una resonancia de los dientes del engrane recto al excitarse por los súbitos impactos por contacto de la línea de diente a diente.
Los acoplamientos de engranes helicoidales de marcha hacia adelante son en esencia silenciosos, también los engranes helicoidales paralelos son capaces de transmitir elevados niveles de potencia y tórque. Fuerzas actuantes en los engranes helicoidales
Esquemáticamente existen un conjunto de fuerzas actuando sobre un diente.
Una fuerza radial según el Angulo de flexión, ahora también hay un componente de fuerza que tiende a separar axialmente los engranes, a fin de resistir esta fuerza deberán montarse cojinetes con capacidad de empuje axial (rodillos cónicos).
El hecho que varios dientes compartan al misma carga, sin embargo la distribución efectiva de la carga seguirá quedando limitada por la precisión con que se fabrican los engranajes, en el caso de los conjuntos piñón corona estos se reemplazan como juegos pareados ya que al fabricarlos son sometidos a trabajo y pulido juntos, además de otros procesos de asentamiento para que estos no vibren. Movimiento relativo de los dientes
El movimiento relativo entre dientes en el punto de paso es rodamiento puro. Habrá deslizamiento combinado con rodamiento en puntos sobre el diente alejados del punto de paso. Los esfuerzos superficiales se ven incrementados por el componente deslizamiento, aumentando la posibilidad de fatiga superficial, en caso de estar debilitada la película de lubricación. Lubricación de los engranajes
El desempeño del lubricante va a depender de la velocidad, de la carga, de la geometría del engranaje y de la viscosidad. Tres factores se vinculan para que este acometido sea exitoso.
Todos deben lubricarse a fin de evitar fallas prematuras como el desgaste adhesivo o abrasivo.
(A) Es importante controlar la temperatura de la interfaz de acoplamiento para reducir ralladuras y raspaduras en los dientes.
(B) El lubricante también debe eliminar calor, además de separar las superficies de metal, reduciendo fricción y desgaste.
(C) Debe suministrar suficiente lubricante para transferir calor de fricción hacia el entorno y no permitir temperaturas excesivas en el acoplamiento.
Lubricación limite, ocurre cuando el engranaje funciona a baja velocidad, operaciones frecuentes de partidas – paradas, cambios de dirección, se dan condiciones de película de aceite muy delgada, puede ocurrir contacto de metal con metal, si hay presencia de agua en el aceite este degrada el aceite empeorando la situación interior, provocando alto desgaste de metales.
Bajo estas circunstancias la película de aceite puede variar entre 5 a 200 micrones.
Lubricación Hidrodinámica, producto de la velocidad los mecanismos se separan, el aceite fluye veloz, se enfría y la película aumenta, puede llegar a 200 micrones llegando a ser plena.
Lubricación Elasto Hidrodinámica, funciona por contacto al paso, los elementos en contacto se deforman elásticamente para agrandar la superficie de contacto, donde la película de aceite generalmente es menor a un micrón.
Las altas presiones de contacto pueden llegar hasta 500.000 psi. convirtiendo al aceite en un sólido.
Si existe humedad este factor de operación se complica disminuyendo la protección requerida.
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Un ejemplo de contacto Elasto Hidrodinámico, lo constituye la forma de trabajo de un neumático radial con respecto de la carga y como se deforma contra la loza.
Figura1: Asiento correcto
Figura 2: asiento incorrecto
Figura 3: Asiento incorrecto
Para los engranajes en configuración Hipoidal no es tan claro si ocurre esta forma de contacto en los dientes, pero si se da en los elementos rodantes que sirven de guía a los ejes. La forma de lubricarse de estos engranajes seria Hidrodinámica.
En este proceso de roce se interpone una película limite de aceite, esta recibe toda la energía que se produce por contacto deslizante puro en la raíz y en la punta del diente, la alta presión en la línea de paso debido a contacto puro de rodamiento (contacto combinado de deslizamiento y rodamiento) la alta temperatura alcanzada en este proceso hace que el aceite llegue a niveles extremos de operación, luego debe ser evacuado con rapidez a un ambiente de cárter para transferir su energía calorica al medio ambiente, de paso evacuar vapores por el respiradero de la caja diferencial.
Así este proceso se repite ciento de miles de veces en un periodo de vida útil del aceite, hasta evidenciar signos de fatiga, si no detectamos a tiempo esta falla en progreso, este deterioro gradual de algunos componentes del aceite comienzan a debilitar la lubricación de los rodamiento del diferencial, el mas leve desgaste de la pista de rodadura hace que el eje de ataque comience a perder su geometría, acentuándose cada vez en el resto de las piezas el desgaste prematuro de este costoso componente automotriz.
Factores que apuran el envejecimiento del aceite, ocurre de la siguiente manera:
Fatiga del aceite por la alta temperatura de trabajo.
Fatiga del aceite por aireación.
Fatiga del aceite por ingreso de agua – polvo (sellos, respiradero).
Fatiga del aceite por contacto con excesiva partículas de hierro.
Fatiga por su naturaleza de trabajo mecánico, cambios bruscos de temperatura, batido constante, sometido a esfuerzo de corte.
Finalmente estos mas otros factores que alteran la propiedad original del fluido, lo convierten en algo parecido a “Lodo”, cambia de color, adopta un olor característico que en nada se parece al producto cuando es nuevo.
Este nuevo ambiente de lubricación, marcado por un deterioro progresivo del fluido, desgastan los rodamientos, se desalinean los engranajes, luego pueden llegar incluso a romperse. “Modo de mantenimiento Preventivo”.
1.- Mantener limpia la carcaza, especial dedicación a la zona del piñón de ataque
2.- Conducir de modo preventivo, pasar los cambios con suavidad, al reducir con la caja de cambios emparejar las rotaciones con el pedal acelerador de acuerdo a la marcha que se desea acoplar, soltar con mucha suavidad el pedal de embrague para que el acoplamiento se produzca con suavidad y sin tirones (sobre carga dañina para la transmisión), evitar estos bruscos cambios de inercia de la maquina, ya que al estar en movimiento posee una gran energía, varias veces su peso.
3.- Al conducir con caja automática y retardador, evitar usar toda la capacidad de frenado, ya que este convierte la energía cinética en calor, su capacidad de frenado están poderosa que provoca sobrecarga en el eje trasero, podría llegar incluso a dañarlo (les recuerdo que un retardador al freno, puede llegar a triplicar la fuerza del motor).
4.- Cambiar al aceite con la frecuencia establecida, de común acuerdo con el proveedor del lubricante y el respaldo de su laboratorio.
5.- Usar al aceite adecuado según la especificación del fabricante del eje.
6.- Las intervenciones de los cubos de rueda trasero, cuando estos se lubrican con aceite del diferencial, se deben efectuar siguiendo todos los pasos descritos por el manual del fabricante, especial cuidado en el trato de los rodamientos y grasas utilizadas (cuando el rodamiento después de una intervención, se lubrica inicialmente con grasa), lograr lo mas que se pueda, un ambiente de atmósfera controlada, que garantice mínimas condiciones que permitan limitar la contaminación con polvo fino – arena – agua de estos elementos rodantes. Modo Predictivo de mantenimiento
7.- Muestrear con cierta regularidad el eje trasero, 3 o 4 veces al año como mínimo, observar el grado de limpieza del aceite usado (<600 ppm. fierro, cobre >250, silicio < 65).
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8.- Estar atento a los ruidos interiores característicos de estos ejes, comisionar a especialistas para pruebas de todo tipo (ciudad, autopista), auque no exista un síntoma, es conveniente establecer un programa de pruebas cada 2 o 3 meses.
9.- Controlar la temperatura interior del aceite, también la temperatura de la carcaza en la zona del piñón de ataque donde se alojan los rodamientos, con cierta regularidad y dejar anotado estos valores para su posterior comparación.
Les recuerdo que estos complejos mecánicos están diseñados para operaciones prolongadas, si durante su existencia se cumplen rigurosamente estos programas de mantenimiento, tal vez una inspección de rodamientos seria aconsejable cuando los parámetros de desgaste observados en el tiempo así lo aconsejen.
10.- Al conducir en zonas muy húmedas, proteger el respiradero, ojalá con un filtro repelente al agua, la manguera de respiración debe estar lo mas alejada posible del conector que va en la caja diferencial, debe estar enrollada (cola de chancho), así le aumentamos las dificultades al ingreso de agua.
11.- Cambiar el aceite a frecuencias más cortas durante el invierno, ya que este elemento de manera natural condensa agua en su interior. Resumen de fallas
Hay 2 tipos de fallas en los engranajes, las más comunes:
Ruptura de dientes por esfuerzos de flexión.
Picaduras de dientes debido a esfuerzos superficiales y fatiga del lubricante.
La falla “A” es catastrófica (flexión) ya que por lo general la ruptura de un diente deshabilita la maquina.
La falla “B” por picaduras llega gradualmente y da una advertencia audible (predictiva), de ser posible se pueden revisar los dientes sin desarmar demasiado el equipo. Los engranajes pueden seguir operando durante cierto tiempo después de que se inicie la picadura antes de tener que reemplazarlos totalmente.
Ambos modos de falla son fallas por fatiga debido a esfuerzos repetidos de los dientes individuales conforme entran y salen del acoplamiento.
Una geometría adecuada del diente es vital para la operación y vida de los engranajes dado el perfil de los dientes.
Pruebas extensas de materiales para fabricar engranajes bajo situaciones de carga real, en combinación con años de experiencia acumulada por los fabricantes han resultado en un conjunto de ecuaciones probadas para el calculo tanto de los esfuerzos como de la resistencia a la fatiga por flexión y superficial de los engranajes.
Ósea, no debieran fallar nunca en las manos del primer propietario.
Llegado el momento de una mantención debido a uso prolongado, esta debe ser al menor costo posible, debe involucrar aspectos de los rodamientos, lainas de ajuste, golillas espaciadoras.
Nunca tener que cambiar un engranaje de dimensiones mayores, de lo contrario el negocio puede volverse inviable.
Ejemplo de administración predictiva (va archivo adjunto en Excel), objetivo perseguido, limpiar al aceite en uso a condiciones cada vez más seguras y estables, incrementar la vida útil en kilómetros recorridos.
Ejemplo de contacto correcto entre dientes piñón corona (va como archivo adjunto), objetivo, concentrar el máximo esfuerzo al rodar en el centro del diente, así este no se ve afectado en el fondo y en las puntas al deslizar producto del alto torque del motor multiplicado varías veces al pasar por la caja de cambios. De lo contrario si esta en mala posición el contacto entre dientes, estos finalmente se van a dañar superficialmente en una primera etapa.
Adjunto a modo de ejemplo algunos gráficos de comportamiento histórico de estos mecanismos:
Maquina 32
El 1º grafico deja a la vista un error de mantenimiento al usar un aceite desconocido o bien no se cambio a tiempo, se encontró en estado de fatiga total con su paquete de aditivo muy debilitado, afecto severamente el desgaste de fierro y aumento la ingesta de polvo – arena.
El 2ª grafico de la misma maquina 32, ésta supero el incidente en el tiempo, el periodo cambio de aceite se ha duplicado y este fluido se encuentra en condiciones óptimas de limpieza.
A Aceite usado dif.. 32
0
200
400
600
800
1000
1 2 3 4 5
Nº de muestras
Part
es p
or m
illon
FierroSilicio
A Aceite dif.. 32
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
1 2 3 4 5
Nº de muestras
Parte
s po
r mill
on v
s K
m..
Km.usoFierro
Maquina 23
Si comparamos la tendencia de uso vs. calidad del aceite, los resultados son mucho más categóricos, se duplica el tiempo de uso, el fierro disminuye casi en un 40 %.
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A Aceite dif.. 23
0200400600800
10001200140016001800
1 2 3
Nº de muestras
Parte
s po
r milo
n vs
H
oras
..
Km.usoFierro
Maquina 18
Acá ocurre todo lo contrario, disminuyen las horas de uso del aceite, este se encuentra en periodo de deterioro gradual y aumentando la contaminación del aceite con fierro. Ósea, hay que empezar a programas esta reparación.
Obviamente, esta puede ser una tendencia general dentro de una flota de maquinas operadas en condiciones severas, solo la información predictiva nos
puede generar ordenes de trabajo fundadas en evidencia indesmentible.
Si no contamos con esta información, nunca nos daremos cuenta del minuto en que esta comenzando la falla.
A Aceite dif.. 18
0200400600800
1000120014001600
1 2 3
Nº de muestras
Part
es p
or m
illon
vs
Hor
as
Hrs.usoFierro
(*) Darwin Francisco Inostroza Basso es un experto en el mantenimiento de grandes flotas de transporte actualmente se desempeña como Jefe de taller grandes flotas. A realizado innumerables cursos sobre estos tipos de equipos y también se desempeña como instructor y conferencista. Realiza actividades de consultoría en el tema. A escrito artículos técnicos en varias oportunidades para publicaciones dedicadas al transporte. [email protected]
Importancia y Funciones del Aceite de motor Gerardo Trujillo
País: México
El Aceite es la sangre de su motor
En su automóvil hay varios fluidos vitales, todos cumplen funciones importantes, pero sin duda la de mayor relevancia es el aceite. Durante mis cursos,
conferencias y consultorías en diferentes países y tipos de industrias, me he encontrado con muy variadas opiniones respecto a la importancia de un aceite de buena calidad para proteger un motor. Hay en el tema de la lubricación grandes Mitos que han sido difundidos por generaciones en base a la ignorancia y a la charlatanería de algunos malos vendedores de lubricantes. “Todos los aceites son iguales, lo único que cambia es el envase”, Este aceite no sirve por que se pone negro muy pronto”, “Este aceite si es bueno, después de X,000 kilómetros aún tiene buena viscosidad”, “Yo compro un aceite del 40, pero
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GRUESO” y así; toda una cadena de este tipo de aseveraciones dichas con aire de gran experto.
El tema de la lubricación es toda una ciencia que ha venido sofisticándose en los últimos años con las mejoras efectuadas a los motores actuales y los requerimientos ambientales por una menor emisión de partículas, óxidos de nitrógeno e hidrocarburos al medio ambiente. Bien podríamos asegurar que el aceite que recomiendan actualmente los fabricantes de motores de modelo 2001 (Calidad API SL) es casi 10 veces superior en protección y duración, que el aceite utilizado en motores último modelo en 1990 (Calidad API SG) –En otro artículo trataremos el tema de las clasificaciones API-
Algunos textos y charlas técnicas establecen que el aceite cumple con cuatro Trataremos de hacer una breve descripción de las funciones del aceite lubricante en el motor para tratar de esclarecer su importancia y las asociaremos con algunos Mitos de uso popular.
Facilitar el arranque del motor
Cuando se requiera arrancar el motor, el aceite deberá tener una viscosidad lo suficientemente baja, para permitir una velocidad suficiente del cigüeñal al aplicar la marcha. El aceite debe ser capaz de fluir inmediatamente a lubricar los componentes vitales del motor. Recuerde que la mayor parte del desgaste del motor es ocasionado precisamente en el momento del arranque por falta de lubricación o lubricación incompleta de sus componentes. Por otra parte, ya que el aceite llega a su temperatura de operación, el aceite no debe adelgazarse tanto que no pueda proporcionar adecuada lubricación al motor.
Todos los aceites varían su comportamiento con respecto a la viscosidad. El índice de viscosidad (IV) es el estándar utilizado para medir el cambio de la viscosidad con respecto a la temperatura. Un aceite que tiene un alto IV, presentará un menor cambio de su viscosidad con respecto a la variación de la temperatura – será más estable – Un aceite “multigrado” Ej. SAE 15W-40 tiene un muy alto índice de viscosidad y por ello es preferido por sobre un aceite “monogrado” Ej. SAE 40, en cualquier condición climática.
Los aceites sintéticos (en el caso de aceites de motor son elaborados de una mezcla de Polialfaolefinas o hidrocarburos sintetizados con algunos di ésteres), presentan las mejores características de fluidez a baja temperaturas y también excelente viscosidad en altas temperaturas por su alto índice de viscosidad natural. Es por ello que son la opción preferida de los fabricantes de autos de alto desempeño. Mito: “Los aceites multigrados sólo funcionan en climas extremos”
Lubricar y prevenir el desgaste
Una vez que nuestro motor se encuentra trabajando y el aceite circula por sus conductos y impulsado por la bomba, llega el momento de proteger las partes en movimiento del motor y prevenir el contacto metal-con-metal que puede dar como resultado el desgaste del motor.
Una buena lubricación puede lograrse cuando las partes en movimiento son separadas completamente por una película de lubricante. La viscosidad del aceite debe ser suficiente para mantener separados los componentes y prevenir el contacto. Si el lubricante consigue esta condición, el desgaste sólo puede ocurrir si alguna partícula mayor que la película lubricante se introduce entre las partes en movimiento. Generalmente la película lubricante entre anillos y camisas es de 0.5 a 1.5 micrones, en el árbol de levas es de 0.1 a 0.5 micrones y en el cigüeñal puede ser de 1 a 3 micrones.
En algunas ocasiones el contacto metal-con-metal no puede ser evitado por completo y ocasionará desgaste. Durante el arranque y paro del motor, habrá contacto intermitente de los componentes ocasionando lo que conocemos como “lubricación escasa”. En estas condiciones es necesario que el lubricante venga bien formulado con un paquete de aditivos que le permitan contrarrestar este efecto – No estamos hablando de adicionar aditivos al aceite- Mito: “Un aceite “grueso” es lo mejor para tu motor”
Reducir la Fricción
La lubricación a película completa en el motor ayuda a prevenir el contacto metal-con-metal. Es muy importante que la viscosidad sea suficiente para mantener esa película, pero debe existir un delicado balance. Una muy alta viscosidad seguramente proporcionará una buena protección y suficiente película para evitar el desgaste, pero también ocasionará una alta fricción fluida que consumirá nuestro combustible. Esta es la razón por la cuál los nuevos motores están requiriendo aceites con muy baja viscosidad, ya que uno de los requerimientos ambientales es la reducción del consumo de combustibles a nivel mundial y esto se logra en parte con aceites de baja viscosidad, pero suficiente para proteger el motor (Ford está recomendando en sus nuevos motores un aceite SAE 5W-20).
Recordemos que conforme el motor trabaja, el aceite se contamina y degrada con la oxidación y formación de lodos, los cuáles incrementan su viscosidad, mientras que alguna fuga de combustible la puede reducir. Conservar la viscosidad del aceite es entonces una condición vital tanto de protección como de economía de combustible. Mito:“Los aceites no pueden ahorrar combustible”
Proteger contra la herrumbre y corrosión
Durante el funcionamiento del motor, el combustible se quema y forma dióxido de carbono y agua (en condiciones ideales). Por cada galón de combustible que es quemado, se produce un galón de agua. La mayoría de esta agua sale por el escape como vapor, pero alguna queda condensada en las paredes de los cilindros. Algo de esa agua pasa por los anillos al interior del motor y queda atrapada en el cárter. Esto ocurre con mayor frecuencia en tiempo frío antes que el motor llegue a su temperatura de operación.
Además del agua, algunos gases corrosivos de la combustión también pasan al cárter (esto es más
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severo en motores a diesel por el alto contenido de azufre en el combustible, pudiendo formar ácido sulfúrico) y se disuelven en aceite. Si a esto le adicionamos también los ácidos que se producen por la oxidación normal del aceite (agravada por cambios de aceite muy largos) y entonces tenemos una gran cantidad de compuestos corrosivos dentro del motor.
Los inhibidores de corrosión son parte muy importante del paquete de aditivos con que está formulado su lubricante, ya que protegen los metales no-ferrosos formando una barrera entre estos componentes y los ácidos. Adicionalmente los inhibidores de herrumbre protegen las superficies ferrosas del ataque del oxígeno y el agua formando una película protectora en su superficie. Mito: “Todos los aceites son iguales”
Mantener limpias las partes internas del motor
La combustión en un motor a gasolina o diesel generalmente no es completa. Algunos residuos de combustible parcialmente quemados forman hollín o carbón. Anteriormente este combustible parcialmente quemado salía en el escape (veamos todos esos buses y combis antiguas que parece que queman leña), pero las nuevas restricciones ambientales están requiriendo que estos compuestos se queden en el motor. De alguna manera escapan por los anillos (son partículas que miden 0.05 micrones) y llegan al aceite. La combinación de estos compuestos con agua ocasiona la formación de depósitos de lodo, laca y barniz en las partes del motor. Imaginemos lo peligroso que puede ser si el lodo llegara a bloquear los conductos de lubricación y reducir el flujo del aceite. La formación de barniz interfiere con las tolerancias del motor y restringe la circulación del aceite, llegando incluso a “pegar” los anillos y ocasionar la falla del motor.
Los aceites sin aditivos (esos que se venden por unos cuantos Soles) no tienen la capacidad de controlar o eliminar estos productos de combustión. Los detergentes y dispersantes son parte importante del paquete de aditivos del aceite. Estos aditivos evitan que haya daño a las superficies y se adhieren a las partículas y las mantienen en suspensión, para mantenerlas finamente separadas y que puedan pasar entre las partes de la maquinaria sin causar daño. Cuando Usted cambia el aceite, estas partículas salen de su motor. Si el aceite no es cambiado a tiempo, estas partículas comenzarán a crecer y ocasionarán un incremento en la viscosidad y daño en los componentes de su motor. Mito: “Un aceite que no se ensucia es bueno”, “Este aceite es bueno, aún tiene buena viscosidad”
Minimizar depósitos en la cámara de combustión
El aceite que llega a la parte superior del motor para lubricar los anillos y paredes de los cilindros debe prevenir la formación de depósitos de la combustión. Estos depósitos al formarse funcionan como una barrera térmica y ocasionan que los componentes del motor como pistones, bujías, anillos y válvulas no sean
enfriados adecuadamente. ¿Alguna vez han visto bujías o válvulas carbonizadas?
El aceite de motor debe entonces mantener los anillos libres en el pistón para asegura que no haya exceso de lubricante en esa zona (reduciendo además el consumo) y permitir que el aceite que alcanza a llegar a la cámara de combustión sea quemado lo más limpiamente posible. Si, por diseño de los motores ¡todos queman aceite! – Cada vez que el pistón llega a la parte superior, algo de lubricante es dejado en las paredes del cilindro -¿recuerdan esas pequeñas marcas en las camisas? Y quemado. La cantidad no es grande cuando se trata de motores en buenas condiciones, pero conforme el ajuste se va perdiendo, el gasto es notable. Mito: “Mi motor no consume ni gota de aceite”.
Enfriar las partes del Motor
Hay partes en el motor que no pueden ser enfriadas por el sistema de enfriamiento del motor. Este sistema hace el 60% del trabajo con su función en las cabezas, cilindros y válvulas, pero las partes más internas del motor como cigüeñal, bielas, cojinetes principales y de biela, así como los engranes de tiempo son enfriados por el lubricante al circular entre esas partes.
Los motores hacen circular grandes cantidades de aceite para proporcionar este enfriamiento. Es por ello que resulta de vital importancia que los motores no tengan obstruidos los pasajes de aceite y que el lubricante fluya sin restricción para enfriar adecuadamente las partes. El uso de “aditivos” suplementarios al aceite modifica su viscosidad y restringe el flujo, ocasionando mayores temperaturas de operación, mayor consumo de combustible y desbalance de otros aditivos. Es muy importante conservar la viscosidad del aceite y mantener el nivel adecuado. Mito: “Usa un aceite regular y agrega un buen aditivo”
Ayudar a la compresión
Sabemos que las superficies de anillos y camisas no están completamente pulidas y que si las observamos bajo el microscopio, podremos apreciar pequeñas “crestas y valles”. Esta es la razón por la cuál en un motor puede existir el escape de la compresión del área de alta presión (cámara de combustión) a la zona de baja presión (cárter). Si esto ocurre, el resultado será una pérdida de la potencia y baja eficiencia. El aceite de motor debe llenar estas pequeñas crestas y valles para efectuar el sello. Sin embargo el aceite nunca será capaz de compensar diferencias mayores en un motor ocasionadas por el desgaste de los componentes (anillos y camisas), ya que el espesor de esta película es de tan sólo 0.5 -1.5 micrones. Mientras un motor es nuevo o ha sido reparado, el consumo de aceite será un poco alto hasta que las superficies hayan sido asentadas o pulidas lo suficiente para permitir al aceite formar un buen sello. Mito: “Un motor nuevo o recién reparado no consume aceite”
No hacer espuma
Imaginemos la cantidad de agitación que un aceite
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debe sufrir en el interior del motor y su constante mezcla con el aire. Estas condiciones de operación sin duda ocasionan la formación de pequeñas burbujas de aire que quedan atrapadas en el aceite. Por su peso específico, estas burbujas tienden a salir a la superficie y romperse, pero en el caso de que el aceite esté contaminado con agua o algún otro contaminante (refrigerante, combustible, partículas, grasas, etc.), este proceso será más lento. Un aceite con espuma no
tendrá la capacidad de proteger el motor o enfriarlo, lo que ocasionará un mayor desgaste del motor y degradación del lubricante.
La formulación de un aceite automotriz conteniendo aditivos antiespumantes es fundamental para reducir la cantidad de espuma en el aceite de motor. Mito: “Cualquier aceite funciona en el motor; el aceite es aceite”.
(*) Gerardo Trujillo Corona, es Senior Technical Consultant, Noria Corporation. Asociado y Director de Servicios Técnicos de Noria Latín América, S.A. de C.V. Senior Editor de Noria Corporation para las publicaciones en Español 20+ Años de Experiencia en el desarrollo e implementación de programas de mantenimiento y administración de lubricación y análisis de aceite en diferentes áreas de la industria incluyendo Minería, Transporte, Marino, Cemento, Automotriz, Químicos, Alimentos, Manufactura en General, Energía, Petróleo y Gas. Su experiencia incluye entrenamiento y educación técnica, ingeniería de programas de mantenimiento y lubricación, implementación de programas de análisis de aceite, cuadro de recomendaciones de lubricación en planta, auditorías y survey de lubricación, consultoría en sitio, y selección de productos lubricantes. Conferencista en Simposium y conferencias internacionales públicas y privadas en México, Latín América y Estados Unidos Publica regularmente artículos relacionados con estrategias de mantenimiento, lubricación de maquinaria, lubricación automotriz, análisis de aceite y mejores prácticas de lubricación en revistas de México, Costa Rica, Perú y Ecuador, Panamá y Venezuela Miembro del Consejo Editorial de las Revistas: Manufactura y Con Mantenimiento Productivo Co-Autor del Seminario Machinery Lubrication y Análisis de Aceite en equipo móvil de Noria Corporation Consultor de numerosos clientes en mantenimiento y lubricación de maquinaria y análisis de aceite, incluyendo El Canal de Panamá, Austral Group, Cementos Apasco, PDVSA, PEMEX, Grupo AXA, Mamut Andino, Conoco, ExxonMobil, General Motors, Exportadora de Sal, Grupo Carso, Grupo Azucarero Beta San Miguel. y otras Certificado por ICML (International Council for Machinery Lubrication) como Analista de Lubricantes en Maquinaria - MLA Nivel I y Técnico en Lubricación de Maquinaria - MLT Nivel I Certificado por STLE (Society of Tribologists and Lubrication Engineers) como OMA I – Analista de Monitoreo de Lubricantes
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Indicadores de Mantenimiento (3ª Parte) Autor: Ing. Claudio H. Christensen
País: Argentina
Tiempo Medio Entre Mantenimientos Preventivos (3ª Parte)
Es el tiempo promedio que se distancian los mantenimientos preventivos, para un equipo o grupo de equipos. Es una herramienta importante para el planificador de mantenimiento, con la cual puede medir la posibilidad de distanciar las intervenciones preventivas.
eventivosPrMttosdeCantidad
ServiciodeHorasEquipoTEMP
ni
iii∑
=
=
×= 1
Observe la similitud de este indicador con respecto al TMEF, la única diferencia consiste en que
seleccionamos las OT de Mantenimientos Preventivos en lugar de las OT de Mantenimientos Correctivos.
El objetivo de este indicador es distanciar lo mas posible la frecuencia de paradas por preventivos, asegurando que no exista inconvenientes y por lo tanto no se generen mayor cantidad de mantenimientos correctivos. Esto permite aumentar la disponibilidad, generando una mayor rentabilidad a la empresa.
Esta última condición es valedera si los equipos son de uso continuo, pero si son de uso discontinuo, con
mucho tiempo en reserva, no resulta en un incremento de la rentabilidad en forma directa, pero sí resulta rentable por el hecho de disminuir las
TEM P =Hrs. En Servicio
Nº M ttos Preventivos
Contam os las OT Preventivas
Leem os el Horóm etro
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intervenciones y evitar las fallas autoinducidas, que resultan de desarmar innecesariamente un equipo.
Evaluar el sobre mantenimiento de los equipos
Es importante para el planificador de mantenimiento, evaluar si no se está sobre manteniendo al equipo o grupo de equipos, es una modalidad común que el equipo de mantenimiento realiza algunas actividades por el solo hecho de tener el equipo detenido y abierto, es el frecuentemente escuchado “ya que estamos lo hacemos”. Este es un error de concepto que conlleva a demorar mayor tiempo, e incluso puede incrementar el costo de repuestos.
Medios para Incrementar el TMEMP En la actualidad, el desarrollo tecnológico ofrece nuevas técnicas y equipos que incrementan la vida útil de partes de equipos, un caso que tuvo un impacto importante fue el desarrollo de los lubricantes sintéticos, que permite incrementar el tiempo entre cambios de aceite, otras tecnologías que ayudan al incremento entre detenciones por preventivos fue el magneto electrónico, la incorporación los sistemas de inyección indirecta de combustible en motores de combustión interna, etc(*) Claudio H. Christensen es Ingeniero Mecánico. Consultor en Gestión de Mantenimiento con una amplia trayectoria en mantenimiento y su planificación. Cuenta con una importante experiencia en la implementación de software Corporativos de Mantenimiento, y su gestión con esta herramienta. Generación de reportes e indicadores para la mejora productiva y Gestión Empresaria.
Experto en el manejo de métodos para la mejora continua de servicio y procesos industriales, con la aplicación de conceptos de Programación de actividades, Generación de objetivos a corto, mediano y largo plazo, diseño de herramientas informáticas para el control del desarrollo de objetivos. Aplicación de planeamiento estratégico. Importante desarrollo en la administración de indicadores de clase mundial y reportes de gestión. Mail: [email protected]
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Congresos
8º CONGRESO NACIONAL DE MANTENIMIENTO
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Buenos Aires 14, 15 y 16 de Noviembre 2006 INVITACIÓN PARA PRESENTAR TRABAJOS TÉCNICOS
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