Lubricación 3

Análisis de aceites en maquinaria

Establecimiento de un programa eficaz

Para asegurar una lubricación confiable se requiere mantenimiento y pruebas de aceites en forma regular por lo cual el análisis de aceites es una parte importante y común del mantenimiento de la maquinaria, dependiendo de la aplicación el analista de aceite se enfrenta a una gran variedad de problemas y modos de falla con síntomas específicos que requieren a su vez pruebas específicas

Objetivos:

• Selección de máquinas y elaboración de un programa de pruebas de aceites
• Cómo y cuándo tomar muestras 
• Tendencia de los datos diagnóstico e interpretación 
• Manejo de datos tecnología de automatización 
• Lograr y mantener la calidad de los análisis de aceites 

Selección de maquinas y pruebas

Los primeros pasos para desarrollar un programa de monitoreo de aceites son determinar a qué máquinas le sirve más el análisis y cuáles métodos de prueba y muestreo son más adecuados para cada aplicación de las máquinas, dependiendo del equipo el jefe de mantenimiento tendrá que escoger entre dos estrategias muy diferentes del análisis de aceites:

• Monitoreo del comportamiento
• Monitoreo de la condición del aceite

Monitoreo del comportamiento del aceite 

Se enfoca en la vida útil restante obtenida de un análisis de las propiedades principales del aceite, esta técnica se usa para tomar muestras o cuando un gran número de máquinas son lubricadas desde un sistema común, dependiendo del tipo de aceite un programa típico de pruebas de comportamiento deberá incluir:

• Viscosidad cinética 
• Índice de viscosidad 
• Prueba con la bomba rotatoria 
• Número acidico total 
• Prueba de características de desgaste
• Análisis de partículas de desgaste

Monitoreo de la condición del aceite 

Se enfoca en los modos de falla críticos, el método provee un aviso avanzado de los problemas midiendo directamente sus síntomas. Para ser aplicable para monitoreo de la condición una máquina debe cumplir los siguientes criterios: debe usar un sistema de lubricación a presión o por salpique, debe haber un tanque común con suficiente cantidad de aceite para poder tomar las muestras de él y las pruebas disponibles deben indicar los síntomas de los modos de falla críticos que son más costosos o críticos para el proceso del equipo, por tanto, el monitoreo de la condición del aceite se usa en general para máquinas conducidas por motores de combustión con fácil acceso para las muestras. Las pruebas requeridas y los intervalos de muestreo son enfocados a los modos de falla encontrados para cada aplicación de la máquina. 

Para motores de combustión y equipo auxiliar los modos de falla críticos están relacionados con: 

• Contaminación del refrigerante 
• Contaminación del combustible
• Oxidación del aceite
• Aditivos incorrectos o faltantes 

Para engranajes pesados y sistemas industriales de cojinetes los modos de falla críticos se relacionan con: 

• Contaminación del agua 
• Oxidación de aceite 
• Aditivos incorrectos o faltantes
• Excesivo desgaste debido a sobrecarga o velocidad 

Para sistemas hidráulicos los modos de falla críticos incluyen: 

• Contaminación de partículas 
• Contaminación del agua y 
• Oxidación del aceite

Los síntomas de estos modos de falla se miden cuantificando los datos obtenidos de: 

• La espectroscopia de emisión atómica 
• La espectroscopia infrarroja transformada de Fourier 
• El número base total 

Muestreo de aceites

Las pruebas confiables dependen de unas buenas muestras tomadas a tiempo, la programación del muestreo debe ser planeada para asegurar que las muestras sean tomadas a tiempo y con un mínimo de mano de obra, el muestreo se podrá hacer en forma efectiva usando técnicos de mantenimiento preventivo y durante horas de trabajo normales si se consideran estos factores. Primero diferentes máquinas requieren distintos planes de pruebas con diferentes requisitos de muestreo.

Para máquinas que usan monitoreo del comportamiento del aceite el intervalo de muestreo debe dar una seguridad de que el aceite trabajará bien hasta el próximo muestreo, el largo período entre muestreos se compensa con filtros especiales y otros elementos que remuevan cualquier contaminación que pudiera ocurrir. 

Para máquinas que usen monitoreo de la condición el intervalo es lo suficientemente corto para permitir que los modos de falla críticos sean detectados en forma temprana, de modo que se pueda planear un mantenimiento correctivo.

Segundo muchas actividades de mantenimiento tienen efecto negativo en los resultados de las pruebas de aceites las muestras deben ser tomadas antes de efectuar actividades como adición de aceite, cambios de filtros y mantenimiento de piezas aceitadas. Tercero sin importar qué técnica de análisis de aceites se haya usado la confiabilidad de los resultados dependen del cuidado en el muestreo .todas las muestras deberían ser tomadas con el aceite a su temperatura de operación y del mismo punto de lubricación hacia abajo de los componentes que generan desgaste. de ser posible tome muestras de una válvula instalada para ese propósito.

Tendencia de los datos del aceite - Interpretación y diagnostico

Cuando se recibe el reporte de las pruebas del laboratorio será necesario interpretar los resultados de las pruebas y determinar la condición del aceite y de la máquina. Como hay dos diferentes técnicas de análisis de aceites se puede deducir que también habrá dos distintas técnicas de interpretación de los datos.

La evaluación de características del aceite a partir del resultado de la prueba de comportamiento es bastante sencilla ya que los datos se evalúan contra límites ya establecidos antes, estos límites son por lo general muy severos y si se exceden requieren siempre un cambio de aceite o una acción remedial semejante 

los datos de la condición son más difíciles de interpretar ya que las características del aceite se obtienen de estadísticas y de datos de tendencia, cada análisis de muestras requiere la evaluación de 30 a 40 puntos de nivel en conjunto con los datos de operación del equipo, el proceso envuelve bastantes matemáticas y debe ser hecho por medio de software de computador. 

El software para el monitoreo de la condición utiliza un procedimiento de interpretación de datos consistentes para todas las pruebas cada punto de datos es analizado en cuatro pasos. 

1. Evaluación numérica
2. Alarmas de tendencia y de nivel
3. Comparación del historial de fallas
4. Recomendaciones

1.-El primer paso es convertir o reducir los datos numéricos a simples términos descriptivos, los cuales cargan el valor o significado de los datos. Los términos más usados para indicar el estado de alarma del resultado de una prueba son:

• Normal 
• Marginal
• Reportable 

El estado del valor de cada prueba se establece comparándolo con el límite de alarma, el rango de cambio tendencia de varias mediciones también se reduce a información del estado al compararlo con los límites. El proceso usa otros términos como: 

• Estable 
• Aumento 
• Moderado
• Aumento rápido 

Para describir la tendencia corriente. Los límites alarma del análisis de aceites se establecen por estadísticas o por experiencia histórica, si hay una suficiente población de máquinas del mismo tipo el analista puede establecer límites de alarma para cada prueba por un análisis estadístico de la historia, si no hay suficiente población de máquinas iguales los límites deben ser establecidos por la experiencia del operario o por experimentación. Por ejemplo la máxima vida útil de un aceite nuevo se obtiene de pruebas de oxidación y desgaste, los límites para la restante vida útil de un aceite usado se estima comparando los resultados de pruebas de aceites usados y nuevos. Los límites de alarma se aplican a todas las máquinas del mismo tipo, esto presenta un problema ya que nunca dos máquinas operarán idénticamente y los resultados nominales de máquinas específicas pueden estar por encima y por debajo del promedio de todas las máquinas, para interpretar adecuadamente el límite de alarma es necesario distinguir entre las lecturas altas y las bajas en el grupo el rango de una máquina específica se establece comparando las lecturas promedio de la máquina con las lecturas promedio del grupo.

2.- El siguiente paso en el proceso de interpretación es evaluar el nivel de la prueba y la tendencia de alarma y dar una recomendación de advertencia para cualquier problema indicado, como el mantenimiento de máquinas se planean por adelantado cualquier advertencia de condición anormal debe ser conocida con tiempo para que la respuesta sea planeada adecuadamente, también ocurre que la severidad de la alarma debe ir aumentando dando al planeador de mantenimiento más de una opción de respuesta. Las alarmas de nivel y tendencia se combinan con una matriz sencilla que da un indicador de condición que es proporcional a la respuesta de mantenimiento apropiada. Además, la evaluación asegura que los problemas sean reportados solo cuando todos los indicadores lo corroboran.

3.- Para reducir la posibilidad de que una alarma positiva falsa cause una necesidad falsa de mantenimiento los indicadores de condición se comparan con un registro de fallas que contiene todos los modos de falla y todas las indicaciones positivas falsas. La posibilidad de una alarma de condición errónea con diagnósticos de modo de falla válido es muy remota.

4.- El paso final en el proceso de evaluación liga cada diagnóstico de falla positiva a una instrucción de mantenimiento específica y genera una recomendación apropiada. La recomendación completa con resultados de pruebas, diagnóstico de problemas y respuesta de mantenimiento requerido se lleva al planeador de mantenimiento para su acción.

Manejo de datos y automatización

Los laboratorios de aceites están muy automatizados hoy día, los instrumentos de prueba usan software y auto muestreo para dar datos de alta calidad, gran volumen y bajo costo, están conectados por sistemas cerrados de computadoras con software de manejo de datos y control de calidad. Los gerentes de mantenimiento y los técnicos pueden recibir e interpretar automáticamente los datos de pruebas momentos después de que la prueba se ha efectuado en laboratorios localizados a cientos de millas de donde el equipo está operando, programas de software llamados sistemas expertos tienen la capacidad de decisión de técnicos expertos y usan ese conocimiento para generar reportes de condición de aceites automáticamente, la integración de datos de monitoreo y mantenimiento producen significantes mejoras en la consistencia del monitoreo, confiabilidad y reducción de costos. 

El sistema integrado pone juntas todas las funciones y bases de datos de mantenimiento y de monitoreo incluyendo:

• Monitoreo del uso que registra la edad de las máquinas y sus componentes en términos como horas de operación, ciclos de fatiga térmica o ciclos de arranque y parada.
• Monitoreo de configuración que registra el estado o composición cambiante de la máquina y de sus componentes. 
• Monitoreo de la condición que registra la condición de la máquina y de sus componentes usando todas las técnicas confiables para medir y seguir el progreso de los modos de falla. 
• Monitoreo del estado del equipo que registra el estado de la maquinaria y sus componentes relativos a sus límites de operación segura o de máxima vida ,esta función también programa el mantenimiento preventivo y hace el seguimiento de requisitos de partes de repuesto e inventario. 
• Monitoreo de mantenimiento que registra el trabajo hecho durante inspecciones y reparaciones. 
• Monitoreo de confiabilidad que evalúa los factores que impactan el equipo y la confiabilidad del proceso.

Factores de confiabilidad

Esta función evalúa:

• Modos de falla prevalentes estadísticamente 
• Tiempos promedios 
• Parada del equipo
• Vida esperada de los componentes 
• Estadísticas de uso y reemplazo y otros factores operacionales.

Mantenimiento de la calidad del análisis de aceites

El monitoreo de la condición del aceite como otras tareas de ingeniería tiene elementos complejos y requieren medios efectivos para manejo y mejoramiento a largo plazo, la confiabilidad de la interpretación de datos depende de resultados de prueba estables, luego la variabilidad indeseada es un factor de seguridad de la calidad algunas causas de ella se pueden eliminar con estos pasos. 

La variabilidad por uso irregular de la máquina se puede reducir incluyendo los datos de uso en los cálculos de la tendencia, la variabilidad por consumo de aceite y rellenado se puede disminuir con cambios más frecuentes de pequeñas cantidades de aceite y finalmente la variabilidad de la tendencia de los datos por muestreo y mantenimiento irregulares se compensa usando cálculos de tendencia computarizados que se adaptan a las circunstancias operacionales. Es importante que todos los datos usados en el cálculo de la tendencia se tomen de nuestra de aceite usados, las de aceite nuevo deben usarse sólo como último recurso, el análisis de la condición y la historia del uso ayudan a desarrollar y mantener criterios de interpretación y límites de alarma. 

Los límites de alarma estadísticos dependen de la proporción de los datos de modos normales y de falla en las máquinas, una representación exagerada de un modo de falla en los datos históricos va a generar altos límites y una baja representación dará bajos límites, se debe tratar de asegurar que la distribución de los datos sea normal. Los límites confiables dependen de prácticas de muestreo y mantenimiento realísticos, los datos anormales deben relacionarse a los modos de falla y no a muestreos, eventos de mantenimiento o irregularidades de pruebas.

Todos los instrumentos del programa de pruebas deben incluirse en programas de seguridad de calidad o de pruebas repetitivas, estos programas califican a los instrumentos para esa actitud y reproducibilidad usando normas preparadas y desconocidas, se debe recordar también que diferentes marcas del mismo instrumento pueden producir grandes diferencias de lecturas para la misma muestra, no envié muestras a diferentes laboratorios para comparación a menos que sepa que usan la misma marca y modelo de instrumento y con un sistema de control de calidad igual. El tomar el tiempo para implementar y mantener un programa de análisis de aceites apropiadamente diseñado le dará buen retorno de la inversión.

Alberto G. (2016b, 26 de agosto). Video Lubricacion 3 [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=Oj1OoQJ1te0