UNIDAD 1 - LUBRICACIÓN Y DESGASTE DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS DE MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA.
G0205: Análisis de elementos del tren de potencia para maquinaria pesada y agrícola.
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UNIDAD 1 - LUBRICACIÓN Y DESGASTE DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS DE MAQUINARIA PESADA Y AGRÍCOLA.
Unidad 1, parte 1: Lubricación y desgaste de los elementos mecánicos de maquinaria pesada y agrícola.
Material Introductorio, parte 1: Lubricación y desgaste de los elementos mecánicos de maquinaria pesada y agrícola.
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ÍNDICE DE CONTENIDO
Contenido INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................................... 4 TEMA1: LUBRICACIÓN ......................................................................................................................................... 5 1.1.- Definición ................................................................................................................................................ 5 1.2.- Función ................................................................................................................................................... 5 1.3.- Lubricantes ............................................................................................................................................. 6 ACEITE DE MOTOR ............................................................................................................................................. 20 ACEITE DE TREN DE POTENCIA .......................................................................................................................... 23 ACEITE HIDRÁULICOS ........................................................................................................................................ 23 ACEITES DE EJES................................................................................................................................................. 25 ALMACENAMIENTO DE LOS ACEITES ................................................................................................................. 26 ANÁLISIS DE ACEITES ......................................................................................................................................... 27 CONCLUSIONES ...............................................................................................................................................37 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................................................38
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INTRODUCCIÓN El objetivo principal de este curso, denominado análisis de elementos del tren de potencia para maquinaria pesada y agrícola, es que el participante pueda analizar el funcionamiento, características técnicas, mecanismos de desgaste y lubricación de los componentes que intervienen en el tren de potencia, del motor hacia los sistemas de tracción o ruedas, para la detección de una falla, de acuerdo al tipo de maquinaria pesada o agrícola. Para lograr este objetivo, el curso de ha divido en cuatro unidades: Unidad 1: Lubricación y desgaste de los elementos mecánicos de maquinaria pesada y agrícola. Unidad 2: Características técnicas del motor de maquinaria pesada y agrícola. Unidad 3: Convertidor de par y transmisión de maquinaria pesada y agrícola. Unidad 4: Diferencial y mandos finales del tren de potencia de maquinaria pesada y agrícola.
En la primera unidad, estudiaremos los conceptos básicos de lubricación, tipos de lubricación, análisis de aceites y mecanismos de desgaste de los elementos de maquinaria pesada. En la segunda unidad, estudiaremos el motor, sus componentes, funcionamiento, mantenimiento, mecanismos de desgaste y fallas características. En la tercera unidad, estudiaremos el convertidor de par y la transmisión considerando sus funciones, componentes, mantenimiento y fallas. Finalmente en la cuarta unidad estudiaremos el diferencial y los mandos finales considerando sus componentes, función, mecanismos de desgaste, fallas y mantenciones. Los invitamos a revisar el material disponible, en la parte 1.
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TEMA1: LUBRICACIÓN
1.1.- Definición
DESGASTE
Procedimiento para reducir la fricción y el desgaste
FRICCIÓN
LUBRICACIÓ N
¿Qué es la lubricación?
Resistencia al movimiento
Pérdida o destrucción del material
1.2.- Función
¿Cuál es la función de los lubricantes? Se llama lubricante a toda sustancia sólida, semisólida o líquida, de origen animal, mineral o sintético que, puesto entre dos piezas con movimiento entre ellas, reduce el rozamiento y facilita el movimiento.
Lubricar Enfriar FUNCIÓN
Limpiar Sellar Proteger
Entre las funciones de los lubricantes podemos nombrar: •
Hacer más fácil que una superficie se deslice sobre la otra (lubricar).
•
Reducir la cantidad de calor generada por acción de la fricción (refrigerar).
•
Protege contra la corrosión.
•
Mantenimiento de limpieza.
•
Sellado, transmisión de potencia, aislamiento. MATERIAL INTRODUCTORIO UNIDAD 1 | 5
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Régimen límite: Espesor de película lubricante menor que las asperezas de la superficie.
Régimen Hidrodinámico: Espesor de película lubricante mayor que las asperezas de la superficie.
1.3.- Lubricantes
¿Cuáles son los tipos de lubricantes? Los lubricantes están definidos por una serie de características, algunas de las cuales se utilizan para clasificar los aceites o grasas. a) Grasas lubricantes. Es un producto solido a semisólido obtenido de la mezcla de un espesante en un aceite lubricante y reforzado con aditivos para mejorar sus propiedades, con el fin de lograr permanencia del aceite por más tiempo. La función del espesante es similar al de una esponja, retener el aceite lubricante para liberarlo poco a poco de acuerdo a las necesidades del elemento. La grasa se utiliza en la lubricación de elementos tales como cojinetes de fricción y antifricción, levas, guías, correderas, pasadores, piñonera abierta y en algunos rodamientos.
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b) Aceites lubricantes. Un aceite lubricante resulta de la mezcla de aceites básicos más un paquete de aditivos para reforzarlos. Un aceite básico proviene del petróleo, a partir del proceso de refinación. Entre los distintos tipos de aceites lubricantes podemos nombrar de acuerdo a su origen: minerales, vegetales, sintéticos y animales. Aceites Básicos: •
Parafinados: Consisten en bases que resisten efectos de alta temperatura como oxidación, perdida de viscosidad, volatilidad y excesivo consumo de aceite. Entre sus aplicaciones podemos nombrar: automotrices e industriales.
•
Naftenicos: Consisten en bases que presentan un alto desempeño a bajas temperaturas
y
buenas
propiedades
dieléctricas.
Aplicación
en
transformadores y refrigeración. Lubricantes Minerales: Están compuestos en su mayoría por petróleo, y son los que más se comercializan actualmente como aceites lubricantes, para la mayoría de dispositivos mecánicos y eléctricos debido a su menor costo en comparación a los sintéticos. Lubricantes Sintéticos: Son productos elaborados o sintetizados por reacción química para producir un fluido de características determinadas. Se emplean cuando se quiere reducir el consumo de potencia, disminuir la reposición de partes (repuestos) y alcanzar la máxima capacidad productiva de la maquinaria. Su utilización se recomienda en lugares de difícil acceso o en equipos que deberán funcionar con intervalos prolongados de cambio de aceite. Son de mayor costo debido al proceso químico adicional al cual es necesario someter la base primaria.
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¿Cuáles son las propiedades características de los lubricantes? •
DENSIDAD
La densidad de un aceite lubricante se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite y el peso de igual volumen de agua destilada, cuya densidad se acordó que sería igual a 1, a igual temperatura. Para los aceites lubricantes normalmente se indica la densidad a 15ºC. •
VISCOSIDAD
La viscosidad se define como la resistencia de un líquido a fluir. Esta resistencia es provocada por las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido.
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•
ÍNDICE DE VISCOSIDAD
Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura. Siempre que se calienta un aceite, éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el aceite se somete a temperaturas cada vez más bajas, éste se vuelve más espeso o sea su viscosidad aumenta.
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•
UNTUOSIDAD
La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metálicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la película de aceite se reduce al mínimo, sin llegar a la lubricación límite. •
PUNTO DE COMBUSTIÓN
Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión.
PUNTO DE INFLAMACIÓN
El punto de inflamación de un aceite lo determina la temperatura mínima a la cual los vapores desprendidos se inflaman en presencia de una llama.
PUNTO DE CONGELACIÓN
Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida.
ÁCIDEZ
Los diferentes productos terminados, obtenidos del petróleo bruto pueden presentar una reacción ácida o alcalina. En un aceite lubricante, una reacción ácida excesiva puede ser motivo de un refinado en malas condiciones. A esta acidez se le llama acidez mineral.
ÍNDICE DE BASICIDAD T.B.N.
Es la propiedad que tiene el aceite de neutralizar los ácidos formados por la combustión en los motores. El T.B.N. (total base number) indica la capacidad básica que tiene el aceite. Si analizamos un aceite usado el T.B.N residual nos puede indicar el tiempo (en horas) que podemos prolongar los cambios de aceite en ese motor.
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DEMULSIBILIDAD
Es la mayor o menor facilidad con que el aceite se separa del agua, esto es, lo contrario de emulsibilidad.
COLOR
Cuando observamos un aceite lubricante a través de un recipiente transparente el color nos puede dar idea del grado de pureza o de refino.
¿Qué son los aditivos? Son compuestos químicos que se le agregan a un aceite básico, para reforzar e impartirle nuevas propiedades lubricantes, logrando que los lubricantes cumplan su función de proteger y extender la vida útil del equipo y del aceite.
¿Cuáles son los tipos de aditivos?
Aditivo Detergente: El aditivo detergente mantiene limpio el equipo y por su propiedad alcalina neutraliza también los efectos de los ácidos evitando la corrosión.
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Aditivos Dispersante: Es un compuesto químico que mantiene en suspensión (flotando) a los contaminantes derivados de la combustión. Los filtros logran retener aquellos contaminantes de mayor tamaño y las partículas pequeñas que provocan que el aceite se ponga negro. Aditivo Antidesgaste: La correcta viscosidad logra separar las superficies en movimiento, pero éste aditivo logra reforzar este trabajo, formando una película, la cual evita el contacto metálico por lo tanto contribuye a una mejor lubricación, disminuyendo el desgaste de las piezas y la degradación del aceite. Aditivo Antioxidante: Los aceites al ser sometidos a temperatura elevada y en presencia de oxigeno tienden a oxidarse, (descomponerse) por lo cual este aditivo los protege y ayuda a aumentar el periodo de drenado. Aditivo Anticorrosivo: Cuando se forman productos corrosivos como humedad y ácidos producto de las condiciones ambientales, se contrarrestan con este aditivo que protegen a todas las partes metálicas de su ataque. Modificador de Viscosidad: Los aceites tienden a engrosarse con el frio y se adelgazan con el calor. Esta variación afecta las condiciones de operación del elemento, luego este aditivo reduce la variación, haciendo que sea más fluido o menos viscoso en frio y más grueso o más viscoso en caliente. Presión Extrema: Debido a las elevadas cargas que soportan algunos elementos, la película lubricante del aceite se rompe, luego este aditivo a base de azufre y fosforo forma una película más fuerte y evita el contacto metálico.
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El trabajo que realiza el aceite agota sus aditivos, por tal razón es muy importante realizar los cambios a periodos no muy largos, para contrarrestar el desgaste del equipo y disminuir los costos de operación.
¿Cuáles son las normativas para lubricantes?
GRADOS
SAE: Sociedad de Ingenieros VISCOSIDAD EN cSt A 100°C
Automotrices (Society of
SAE
MIN.
MAX.
0W
3.8
-
Tiene la función de establecer los
5W
3.8
-
distintos grados de viscosidad que
10W
4.1
-
deben
15W
5.6
-
acuerdo a:
20W
5.6
-
Recomendación del Fabricante
25W
9.3
-
Condición Ambiental
20
5.6
9.3
30
9.3
12.5
40
12.5
16.3
50
16.3
21.9
60
21.9
26.1
Automotive Engineers)
poseer
los
aceites
de
Condición de operación SAE 30: Temperatura alta SAE 40: Temperatura alta SAE 10W: Temperatura baja SAE 20W: Temperatura baja SAE 15W-40 Temp baja –
Temp alta
Aceites Monogrados y Multigrados. El aceite monogrado solo tiene un grado de viscosidad, esta tiende a disminuir considerablemente a altas temperaturas y mantiene una viscosidad mucho mayor en frio. Ejemplos: SAE 20, SAE 40. Los aceites multigrados varían muy poco su viscosidad para diferentes rangos de temperatura lo cual es preferible ya que alarga la vida del motor. Ejemplos: SAE 5W20, 10W-30, 20W-40.
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Multigrados contra monogrados. Ventajas •
Amplio rango de temperatura y operación (invierno y verano)
•
Fácil arranque en frío
•
Cambios mínimos de viscosidad por efecto de la temperatura, la acción del aditivo modificador de viscosidad, da menor riesgo de rompimiento de película.
Beneficios •
Menor desgaste de metales, cigüeñal, anillos y partes en movimiento, mejor operación y mayor vida de bomba de aceite
•
Los aceites multigrados, tienen la facilidad de fluir a bajas temperaturas eso evita que el motor trabaje sin lubricante, en el arranque, reduciendo al máximo en consecuencia la fricción y el desgaste de las partes
•
Mejor lubricación y mayor vida de las partes y menos oxidación y mayor vida del aceite
•
La alta temperatura, siempre ha sido un problema a resolver en los aceites, los aceites multigrados cuentan con aditivos que les permiten mantener el espesor de la película lubricante con el fin de reducir el contacto y desgaste de las partes.
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Cambio de aceite A continuación se entregan algunas recomendaciones cuando se realiza un cambio de aceite.
N° 1
Recomendación Drene el aceite cuando esté bien mezclado y caliente. Los contaminantes estarán más disueltos de modo que saldrán durante el drenaje del aceite antes de que puedan asentarse en el tanque.
2
Utilice un carrito filtro de transferencia de aceite. Todo aceite nuevo sin importar la marca está ya contaminado a un valor mayor que los límites recomendados, de modo que nunca transfiera el aceite directamente desde un tambor al motor o al tren de impulsión.
3
Quite e instale los filtros usados cuidadosamente. Los filtros usados contienen contaminantes que pueden entrar de nuevo al sistema.
4
Mantenga los filtros en sus empaques hasta el momento del cambio. Si se almacenan los filtros sin sus empaques, aumenta el riesgo de que se contaminen.
5
Corte y abra los filtros después de cada cambio para determinar si hay residuos. Para evaluar el tren de impulsión, utilice un imán para determinar si las partículas de metal son de hierro o de acero. Esté alerta por la presencia de residuos de sellos de caucho o de materiales de fricción sintéticos, los cuales pueden indicar un problema.
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Tipos y funciones de aceites para maquinaria
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Fallas por el uso de lubricantes no recomendados
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Verificación del nivel de aceite del motor •
Agregue aceite de tal forma que el nivel de aceite se mantenga entre las marcas H y L de la varilla de nivel.
•
Cuando el nivel de aceite es muy bajo, el sistema
de
lubricación
tiene
poco
suministro de aceite y los pistones y metales pueden agarrotarse en un corto periodo de tiempo Cuando el nivel de aceite es muy alto, el aceite puede causar sobrecalentamiento debido a generación de
calor
o pérdida
de
potencia. •
El consumo de aceite depende de las cargas de trabajo y condiciones de trabajo, sin importar la calidad el aceite.
•
Use aceite multigrado adecuado como aceite de motor de acuerdo con la temperatura ambiente del lugar de trabajo.
•
El aceite multigrado tiene resistencia a los cambios de temperatura y mantiene la viscosidad apropiada. Además, tiene una buena propiedad de lubricación y previene desgaste del equipo.
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•
Cuando cambie el tipo de aceite de motor, reemplace todo el aceite de la capacidad especificada y nunca mezcle diferentes tipos de aceite.
•
El aceite de motor se deteriora en el tiempo por calor, oxidación por reacciones de oxidación, lodo y carbón generado y pérdida de los efectos de los aditivos incluso usando un aceite de alta calidad.
•
El cambio periódico de aceite previene que ocurren de problemas en la máquina y extiende la vida de la máquina.
Evite el ingreso de material extraño en el aceite
•
Evite el ingreso de agua y materiales extraños en el aceite.
•
Mantenga el equipo para relleno limpio y no use mangueras o depósitos sucios para el relleno.
•
Evite rellenar al aire libre en días lluvioso o viento, o en un ambiente polvoriento.
Reemplazo del filtro del aceite motor •
Reemplace el cartucho del filtro con uno nuevo cuando cambie el aceite de motor.
•
Llene el nuevo cartucho de filtro con aceite de motor limpio antes de la instalación.
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Revisión del nivel de aceite e instalación del filtro
•
Después de reemplazar el aceite de motor y filtro de aceite, arranque el motor y revise el nivel de aceite después que el motor se haya detenido. Si el aceite es insuficiente, agregue.
•
Verifique fugas de aceite en los alrededores del cabezal del filtro.
ACEITE DE MOTOR
¿Cuál es la función de un aceite de motor? En un motor de combustión interna, el aceite del motor está alojado en el cárter, o sumidero. La bomba de aceite fuerza al mismo a través de una malla, que desplaza a las partículas extrañas, luego pasa a través de un filtro, que remueve contaminantes más pequeños. El aceite filtrado circula luego a través de pasajes horadados en el block del motor hasta los cojinetes, el mecanismo de válvulas y los pistones y las paredes de las camisas antes de retornar al cárter. Una válvula de desvío se asegura que el aceite igualmente alcance todas las piezas del motor aun cuando el filtro se haya tapado.
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¿Cómo se mejoran éstas características de funcionamiento? Es gracias a todos los aditivos que al aceite de motor se le han agregado, los cuales mejoran sus características de funcionamiento permitiendo que éste se desenvuelva en situaciones críticas.
¿Qué clases de aditivos existen para aceites de motor? Los aceites de motores deben de tener los siguientes aditivos dentro de su composición básica: Aditivos detergentes / TBN Los motores diésel generan gran cantidad de carbón depósitos y ácidos. El aditivo detergente mantiene limpio el motor y por su propiedad alcalina (TBN) neutralizan también los efectos de los ácidos, evitando de esta forma la corrosión. La cantidad de aditivo detergente TBN representan la capacidad de neutralización de ácidos del aceite. Aditivos dispersantes Los aditivos dispersantes es un compuesto químico que mantiene en suspensión a los contaminantes productos de la combustión. Los filtros logran detener las partículas de tamaño mayor a un micrón pero las que son menores necesariamente deben de estar suspendidas para que no se peguen a las paredes internas del motor, gracias a esta particularidad es que al momento de drenar el aceite usado también salen es finísimas partículas. Aditivos antidesgaste Los aditivos anti desgastes evitan el contacto directo de las piezas en movimiento ya que refuerza la viscosidad del aceite del motor especialmente en los momentos de arranques en frío, la baja temperatura de trabajo y degradación del aceite.
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Aditivos antioxidante Los aceites al ser sometidos a altas temperaturas y estar en contacto con el oxígeno tienden a oxidarse (descomponerse) por lo cual el aditivo antioxidante los protege y ayuda a aumentar el periodo de drenado. Todos los aceites en operación se oxidan pero esta degradación va directamente relacionada con la calidad del aceite, entre más elevada sea la calidad mayor será la resistencia a esta descomposición. Aditivos anticorrosivos Dentro del motor se forman productos corrosivos como humedad y ácidos derivados dela combustión y de la oxidación del motor, los cuales son contrarrestados con aditivos anticorrosivos en el aceite motor, que protegen a todas las partes metálicas que generan desprendimiento de partículas, produciendo desgaste abrasivo. Aditivo modificador de la viscosidad Los aceites tienden a engrosarse cuando la temperatura es baja y adelgazar cuando la temperatura es elevada, esta variación afecta al motor al momento de arrancar y operar. Este aditivo reduce la variación haciendo que el aceite sea más fluido en frio y más grueso o viscoso en caliente. Aditivo antiespumante Durante el funcionamiento del motor o la trasmisión se genera espuma la cual provoca una variación en la película lubricante y oxidación de aceite. El aditivo actúa rompiendo constantemente las burbujas, evitando que se forme espuma. Aditivo depresor del punto de fluidez Un aceite se hace más viscoso (grueso) con el frio y al arrancar el motor este fluye muy lento, provocando desgaste. Este aditivo hace que el aceite fluya más rápido en frio, evitando el desgaste de piezas, durante el arranque. A temperaturas ambientes bajas, es conveniente utilizar aceites multigrados ya que su temperatura de escurrimiento es más baja que la de un monogrado.
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ACEITE DE TREN DE POTENCIA ¿Cuál es la principal función del aceite del tren de potencia? Las principales características del aceite para el tren de potencia son: •
Prevención de cizallado de engranajes, resistencia al desgaste, prevención de corrosión del metal, etc.
•
Adaptable a cualquier tipo de material de fricción (aleaciones sinterizadas, materiales de fricción a base de papel y caucho).
¿Cómo se obtienen estas características? Aditivo de presión extrema E.P Debido a las elevadas cargas que soportan los engranajes de una trasmisión o de un diferencial, la película lubricante del aceite se llega a romper, el aditivo de E.P. a base de azufre y fosforo forma una película en la superficie de los dientes y evita el contacto metálico. Cuando el aceite aplicado a un sistema de engranaje sobre todo a los diferenciales, no tienen nivel adecuado de éstos, se producirá mayor desgaste y calentamiento, el aceite se oxidará poniéndose negro y de olor desagradable.
ACEITE HIDRÁULICOS ¿Cuál es la función del aceite hidráulico? Un fluido hidráulico de base petróleo usado en un sistema hidráulico industrial cumple muchas funciones críticas. Debe servir no sólo como un medio para la transmisión de energía, sino como lubricante, sellante, y medio de transferencia térmica. El fluido también debe maximizar la potencia y eficiencia minimizando el desgaste y la rotura del equipo.
¿Cómo se obtienen estas características? Los sistemas hidráulicos contienen piezas móviles (algunas diseñadas con tolerancias muy estrechas) que deben lubricarse efectivamente por el fluido hidráulico. La viscosidad del fluido debe ser lo suficientemente alta para asegurar una película
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fluida entre las superficies móviles pero no tan grande que cree excesiva fuerza friccional. Si la resistencia al flujo es demasiado grande, se desarrolla una excesiva fricción fluida dentro del sistema. Esto reduce la potencia de salida, derrocha energía y genera altas temperaturas en el sistema, todos los cuales reducirán la vida en servicio del fluido y crearán deficiencias en el sistema hidráulico. Luego los aditivos en el aceite hidráulico beben poseer al menos las siguientes características: Anti-Desgaste Los fluidos hidráulicos no sólo actúan como medio de transmisión de potencia, sino que también lubrican las piezas del sistema. Las bombas hidráulicas actuales están sujetas a altas presiones y altas velocidades. Esto puede crear condiciones de lubricación a película delgada y causar daños mecánicos eventuales a menos que el fluido contenga aditivos protectores especiales. Estabilidad a la oxidación La estabilidad a la oxidación es una medida de la habilidad del fluido para resistir la oxidación (deterioro químico) en presencia de aire, calor y otras influencias. La resistencia a la oxidación es una cualidad importante en un fluido hidráulico. Los barnices y barros insolubles causados por la oxidación del fluido pueden interferir con el desempeño de un sistema hidráulico. El barniz y el barro pueden taponar líneas, mallas y filtros y evitar la acción normal de las válvulas. La remoción de estos contaminantes de un sistema puede ser costosa y consumidora de tiempo. Punto de escurrimiento Cuando los sistemas hidráulicos operan en un ambiente frío, debe asegurarse que el fluido fluirá adecuadamente al lado de succión de la bomba. El punto de escurrimiento es una indicación de esta seguridad: es la menor temperatura a la cual el fluido fluirá a presión atmosférica. Separabilidad del agua Los sistemas hidráulicos industriales tienen normalmente ventilación en el reservorio de aceite. Esto permite que el fluido contacte la atmósfera exterior, y que la humedad
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condensada del aire se mezcle con el fluido. El agua libre se separa rápidamente del aceite y puede ser drenada del fondo del tanque. Sin embargo, el agua que se emulsifica con el fluido es muy difícil de remover. Prevención de herrumbre Es difícil mantener a un sistema hidráulico diseñado convencionalmente libre de agua todo el tiempo. Aún bajo las condiciones más favorables, la herrumbre es una posibilidad y un problema potencial. La herrumbre puede rayar superficies en contacto, formar incrustaciones en cañerías, taponar pasajes y dañar válvulas. Los ejes de arietes hidráulicos a veces están expuestos directamente al clima, y cualquier picado en sus superficies altamente pulidas probablemente rompa el empaque a su alrededor. Resistencia a la espuma y liberación de aire Cuando el aceite hidráulico es batido en presencia de aire, puede ocurrir la formación de espuma y el atrapamiento de aire. Estas condiciones pueden ser causadas por cañerías incorrectas, tales como una línea de aceite que retorna al tope en lugar del fondo del reservorio. El aire atrapado (burbujas pequeñas y discretas de aire arrastradas en el cuerpo principal del fluido) es un problema ligeramente más severo que la espuma. El aire es compresible; cuando se mezcla con el fluido hidráulico causa una operación lenta y errática del sistema.
ACEITES DE EJES
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¿Cuál es la función del aceite de ejes? El aceite extiende la vida de los discos y platos del freno con su excelente propiedad de prevención de cizallado y contribuye a la reducción de ruidos del freno. ¿Cómo obtiene estas características? El aceite tiene alta resistencia al calor y mantiene la propiedad de retención de fricción por un periodo de tiempo extendido para obtener sus propiedades de frenado. Sus principales propiedades son las siguientes: retención de propiedades de frenado (coeficiente de fricción), anti-cizallado, resistencia al desgaste y baja viscosidad a baja temperatura.
ALMACENAMIENTO DE LOS ACEITES •
Almacene el aceite bajo techo para prevenir el ingreso de impurezas como agua o polvo.
•
Cuando almacene el aceite en barriles por periodos prolongados, coloque los barriles en posición horizontal de tal forma que el tapón se encuentre por debajo del nivel de aceite.
•
Cuando almacene el aceite en barriles al aire libre, asegúrese de cubrir el barril con cubiertas a prueba de agua.
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ANÁLISIS DE ACEITES
El análisis de aceites tiene como objetivo poder: Detectar problemas a Un cambio en las lecturas de una muestra con respecto tiempo
a la siguiente puede ser indicio de problemas antes de la falla. Es mucho más económico hacer un reemplazo de
sellos
y
empaquetaduras
que
hacer
un
reacondicionamiento general después de la falla Reducir los tiempos de La identificación de los problemas antes de la falla le reparación tiempos
y
evitar permite programar bien el tiempo de reparación
muertos no cuando las piezas y el personal estén disponibles. El
programados
manejo de los tiempos de reparación le ayudará a evitar cualquier falla catastrófica.
Lograr una vida máxima Una expectativa de vida proyectada está incluida en de los componentes
cada pieza y componente. Cuando se efectúa un seguimiento adecuado del aceite y se logran corregir los problemas, es mucho más probable alcanzar esta máxima vida útil de los componentes.
Verificar las prácticas de La buena interpretación de los resultados del análisis mantenimiento
indicará deficiencias en las prácticas de servicio y en las técnicas del operador. Un buen informe señalará los puntos principales del mantenimiento que se han descuidado,
como
la
calidad
deficiente
del
mantenimiento y la contaminación, o si un operador ha usado los frenos en exceso.
El análisis programado de aceite provee información valiosa sobre tendencias de desgaste que le pueden aportar datos sobre problemas mayores antes de que causen una falla.
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¿Cuándo se debe recoger una muestra del motor? Debe recogerse una muestra cada vez que se cambia el aceite. El motor debe estar caliente para asegurar que los materiales que se desgastan están suspendidos en la muestra. Se debe usar un equipo de muestreo limpio. Tubos o botellas sucias contaminan la muestra y producen resultados inexactos.
¿Cómo se interpreta la información obtenida del análisis de aceite del motor?
Viscosidad: Causas de aumento y disminución Causas del aumento Contaminación con hollín/sólidos - Agua - Oxidación - Mezcla con aceite de mayor viscosidad - Evaporación Problemas del aumento Aumento del desgaste durante el arranque - Incrementa temperaturas de operación - Aumento del consumo de combustible - Reducción de la potencia Formación de depósitos dañinos y sedimentos Causas de la disminución Dilución por Combustible - Fractura del Índice de Viscosidad - Mezcla con aceite de menor viscosidad Problemas de la disminución Aumento de fricción debido al contacto metal con metal - Recalentamiento del motor - Incremento del desgaste - Aumento del consumo de aceite
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Agua Causas Baja temperatura de operación- Sellos defectuosos - Filtración del refrigeranteEnfriador de aceite dañado - Almacenamiento inadecuado - Culata rajada - Clima con mucha humedad - Subproductos de combustión Problemas Aumento de viscosidad – Formación de ácidos - Deterioro del paquete de aditivos - Inadecuada lubricación – Corrosión - Taponado de filtros de aceite y líneas de circulación (lodos)
Oxidación Causas Temperaturas elevadas de operación - Períodos entre cambios de aceite muy prolongados - Paso de gases de combustión al cárter - Subproductos de combustión en el aceite - Formación de lacas y barnices – Sobrecargas Deficiencias en el sistema de enfriamiento Problemas Aumento de la viscosidad del aceite -
Corrosión de las partes metálicas por
productos ácidos - Depósitos de lacas y barnices en la falda del pistón - Taponeado de filtros de aceite - Desgaste acelerado de componentes - Menor eficiencia del motor - Pegado de anillos
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Número de Base Total (TBN) Causas Disminución Agotamiento normal del aditivo por neutralización de productos ácidos - Uso del aceite por tiempos prolongados - Combustible con elevado azufre - Mezcla con aceite de menor TBN Causas Aumento Mezcla con aceite de mayor TBN - Dilución por combustible - Mezcla inadecuada aire/combustible (sobrealimentación) - Demasiado tiempo de trabajo en mínimo Viajes cortos sin que pueda calentar el motor - Inyectores mal calibrados o defectuosos
-
Fugas
en
la
bomba
de
inyección
-
Combustión
incompleta - Puesta a punto incorrecta - Dilución por combustible Problemas Contacto metal con metal - Inadecuada lubricación - Desgaste de anillos y cilindros - Fallas en cojinetes y otras partes del motor - Baja presión del aceite - Excesivo consumo de aceite
Índice de Hollín Causas Combustión incompleta - Sobrealimentación de combustible - Oxidación Problemas Aumento de viscosidad - Obstrucción de filtros - Pérdida de dispersancia del aceite
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Otras pruebas espuma, Liberación del Aire, Cenizas (Sulfatadas), Demulsibilidad, Densidad, Pruebas de Herrumbre, Análisis de Depósitos, Análisis Infrarrojo: Aditivos – Oxidación – Nitración - Otras Sustancias (Glicol).
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Los análisis de desgaste revelan los componentes que pueden estarse gastando a velocidad más rápida que la normal. Las pruebas físicas y químicas detectan la presencia de agua, combustible y refrigerante en el aceite.
¿Qué variables afectan el desgate? 1. El aceite lubricante (tipo y estado): mala calidad, clasificación API errónea,
viscosidad inapropiada y prolongar el cambio de aceite. 2. La Contaminación: exterior en la forma de agua, tierra, combustible o glicol 3. Las partículas de desgaste: resultan de los procedimientos de operación, mal
ajuste o instalación equivocada.
¿Cuáles son los análisis para determinar las variables que afectan al desgaste?
1. Detección de elementos de desgaste Se realiza mediante un Equipo Plasma ICP (Plasma de Acoplamiento Inductivo). Se detecta 22 elementos metálicos, Cu, Fe, Cr, Ni, Ti, V, Cd, Ag, Pb, Sn, Al, Si, Na, K, Mo, B, Ba, Ca, Mg, Mn, P y Zn, producto de desgastes, contaminantes y aditivos.
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2. Análisis de la condición del aceite Se determina mediante un Espectrofotómetro Infrarrojo. Esta prueba también se conoce como FT –IR (Fourier Transform Infrared Analysis). Mide la cantidad de Hollín, Oxidación, Nitración y Azufre. 3. Pruebas físicas Las pruebas físicas confirman la presencia de Agua, Combustible y Glicol en el aceite. La presencia y cantidad aproximada de agua se detecta por la "Prueba de Chisporroteo".
La presencia de combustible se comprueba por la "Prueba de
Destello", y la presencia de glicol (anticongelante) se determina mediante una prueba química añadir un reactivo químico a la muestra de aceite). Cambio de color en la prueba química 4. Conteo de partículas Se utiliza como equipo un contador de partículas, el cual cuantifica y categoriza, según el tamaño, la cantidad de partículas existentes en el aceite hasta un tamaño mayor o igual que 50 micras. Cuantifica tanto las partículas metálicas como las no metálicas. Solo aplica a sistemas cerrados 5. Viscosidad Existen 2 escalas de medición: A 40°C (Representa la temperatura de ambiente) A 100°C (Representa la temperatura de operación) Ejemplo: Viscosidad del aceite XXX CI-4 SAE 15W40 - A 40°C: 103 cSt y a 100°C: 14.2 cSt 6. Índice PQ El PQ es un equipo automático para determinar cuantitativamente el nivel de partículas ferromagnéticas en muestras de aceites usados. Estas partículas ferrosas pueden provenir del acero, hierro o alguna aleación ferrosa que son incluido mayores que 10 micras.
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Control de la Contaminación
Los expertos en Sistemas Hidráulicos atribuyen el 70-80 % de todas las fallas de los componentes a una contaminación de partículas. Un gran porcentaje de fallas en el sistema resulta por contaminación en el fluido, y no por un debilitamiento del cilindro, bomba o de la válvula.
¿Cuáles son los problemas de la contaminación? Pérdida de eficiencia - Menor duración de componentes - Válvulas pegadas, operación errática, o las dos cosas juntas - Pérdida de precisión de la máquina Excesivo uso de aceites (vida más corta) - Falla catastrófica
Pautas contra la contaminación
Lo siguiente es una lista de pautas contra la contaminación de los fluidos que se debe seguir para asegurar la limpieza de los sistemas de fluidos:
1. Todos los sellos O-Ring deben estar cubiertos o guardados en bolsas plásticas 2. Todos los extremos de mangueras deben estar tapadas hasta el momento de
usarlos 3. Limpiar todos los conjuntos de mangueras recién fabricadas 4. Enfriadores de aceite hidráulico y de motor deben protegerse hasta el
momento de usarlos 5. Los fittings, codos, tapones, etc. deben almacenarse en cajas con tapa o en
tubos plásticos hasta el momento de usarlos 6. Las bombas, válvulas y múltiples deben cubrirse hasta el momento de usarlos
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7. El lubricante para O-Ring´s debe estar protegido de suciedad. Sólo usar
cuando se necesita fijar el O-Ring (no se usa como lubricante) 8. Bancos de trabajo de sub-conjuntos deberán mantenerse sin aceite, tierra,
polvo, pintura, etc. 9. El aceite nuevo debe filtrarse y revisarse para asegurarse que los fluidos están
limpios
¿Qué tipo de desgaste se puede producir y qué problemas presenta en los elementos? Adhesivo: Soldado de asperezas en regímenes mixtos y limite (rayado y arrastre) Abrasivo: Rayado profundo, desgarrado, pulido por partículas de restos de desgaste o contaminantes solidos (polvo-arena). Corrosivo: Reacción con el medio ambiente, luego se pierde material, al frotar las superficies. Picado: Fatiga superficial durante el contacto rodante. Erosión por cavitación: Formación y rápido aplastamiento de burbujas sobre una superficie debido a cambios rápidos de presión.
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CONCLUSIONES En la presente unidad hemos definido el concepto de lubricación, relacionándola con la fricción y el desgaste producido por las piezas que se encuentran en contacto. Así también, se han considerado las principales funciones que deben cumplir los lubricantes tales como: lubricar, refrigerar, limpiar, sellar y proteger las piezas que se encuentran en contacto, mediante un régimen limite donde el espesor de película lubricante es menor que las asperezas de la superficie, para cargas muy altas y velocidad muy baja para la superficie que se desplaza, como para un régimen hidrodinámico para cargas bajas y velocidades altas donde el espesor de película lubricante es mayor que las asperezas de la superficie. Entre los tipos de lubricantes nos encontramos con grasas y aceites, naturales y sintéticas, así como sus propiedades, ventajas y desventajas, aplicaciones. También pudimos estudiar los aditivos, que son compuestos químicos que se agregan a un aceite básico para poder reforzar sus propiedades, logrando que éste pueda cumplir con la función de proteger y extender la vida útil del equipo y del aceite, entre los cuales se encuentran: antiespumante, antioxidante, anticorrosivo, modificador de viscosidad, presión extrema, antidesgaste, detergentes y dispersantes. Vimos las ventajas y desventajas de los aceites multigrados contra los monogrados, las recomendaciones cuando se realizan cambios de aceites, los tipos y funciones de aceites para maquinaria pesada, tales como: aceite de motor, del tren de potencia, de engranajes, hidráulico y para ejes, basándose en lo recomendado por el fabricante. Es así como analizamos la función de los distintos tipos de aceites mencionados, las mejoras mediante aditivos para obtener las características de acuerdo al tipo de elemento y equipo que lubrican. El análisis de aceites, mediante la toma de muestras de los distintos sistemas en los cuales se aplica la lubricación, tiene por objetivo: detectar problemas a tiempo, reducir los tiempos de reparación y evitar tiempos muertos no programados, lograr una vida máxima de los componentes, verificar las prácticas de mantenimiento. Finalmente estudiamos el desgaste, su clasificación, un análisis de fallas por tipo de desgaste, entre los que podemos distinguir: abrasión- adhesión – erosión - erosión por cavitación – corrosión - corrosión por frotamiento - fatiga de material por tensión de contacto.
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