Tribos nro 10 abril 17 by Asociación Argentina de Tribologia

e-TRIBOS

Revista de la Asociación Argentina Tribología

Nro. 10 – Abril

2017

Celebrando los 50 AÑOS DEL NACIMIENTO DE LA TRIBOLOGIA la Asociacion Argentina de TRIBOLOGIA realizara TRIBAIRES 2017 9 y 10 de Mayo 2017 – Buenos Aires

eTRIBOS Nro 10 Abril 2017

e-TRIBOS

e-TRIBOS es una publicación de la ASOCIACIÓN ARGENTINA DE TRIBOLOGÍA. La distribución de esta revista se realiza sin cargo a los socios de la AAT y personas relacionadas con la TRIBOLOGÍA. Si Ud. desea ser incluido en el listado de distribución por favor envíenos sus datos a través de la página de www. aatribologia.org.ar

Abril 2017 Nro.10

Índice NOTICIAS TRIBOLOGICAS

Los editores no son responsables por lo expresado por los autores de los artículos publicados. Los datos, especificaciones y conclusiones son solo informativos.

Página 5

Prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos sin la expresa autorización del editor.

Página 6

e-TRIBOS está abierta a la recepción de trabajos sobre cualquier aspecto de la disciplina TRIBOLOGÍA. Los autores son invitados a enviarnos los mismos los cuales de ser aceptados serán publicados sin cargo ni retribución.

LAS REGULACIONES SOBRE LAS EMISIONES DE ESCAPE INFLUYEN EN EL LUBRICANTE

ENFOQUE PARACTICO PARA ANALISIS DE LUBRICANTES

EVALUAR

LOS

Página 12

Registro Nacional de la Propiedad Intelectual en trámite Editor: Roberto J. Leonetti

COMISIÓN DIRECTIVA

Presidente: José Piña Vicepresidente: Esteban Lantos Secretario: Walter R. Tuckart Tesorero: Roberto J. Leonetti Vocal: Alfredo E. Eilenberger Vocal: Esteban P. Echeverría Vocal: Carlos L.Romano Vocal Suplente: Sonia P. Brühl Revisor Cuentas: Germán Prieto Revisor Cuentas: José A. Rossit Revisor Cuentas: Andrés R. Pereyra

Asociación Argentina de Tribología Av. Alem 1253 – Bahía Blanca (8000)- Buenos Aires-Argentina www.aatribologia.org.ar

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NOTICIAS TRIBOLOGICAS 2016

4to Workshop TRIBaires 2017 – 9 y 10 de Mayo 2017 Organizado por la Asociacion Argentina de Tribologia se llevara a cabo los días 9 y 10 de Mayo de 2017 el 4to Workshop de Tribología TRIBaires 2017 en el CONVENTION CENTER de TENARIS – SIDERCA Torres Catalinas Norte - CABA. La agenda completa del workshop se informara próximamente. Para más datos en www.aatribologia.org.ar

UK TRIBOLOGY Network En el 2015, IOM3 (institution of Materials, Minerals and Mining) creo UK Tribology, uniendo los esfuerzos de cuatro Instituciones claves en el Reino Unido (Institution of Engineering and Technology, Institution of Mechanical Engineers, Institute of Physics and Royal Society of Chemistry). El objetivo es establecer una sola voz para llegar mejor a la industria y coordinar los esfuerzos en el desarrollo de la TRIBOLOGIA.

El link para conocer más es : http://www.uktribology.net/home

Congreso de Mantenimiento 2017 Entre los 8 y 9 de Junio se realizar el evento anual que reúne a todo el mundo de la Gestión de Activos y el Mantenimiento. El objetivo principal de este Congreso es la difusión de saberes, actualización de experiencias y el fomentar la relación entre los distintos actores de la Gestión de Activos y el Mantenimiento para contribuir a aumentar el profesionalismo en beneficio propio y de las organizaciones donde se desenvuelven. Para mayor información Email: info@argemant.com

15th International Conference on Tribology 17 - 19 May 2017, Kragujevac, Serbia Organizado por la Faculty of Engineering University of Kragujevac y la Serbian Tribology Society.

Lubmat Lubrication, Tribology and Condition Monitoring, Conference & Exhibition 5 – 6 Junio 2017, San Sebastian, España Para mayores detalles enhttps://www.lubmat.org/en/home

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LAS REGULACIONES SOBRE LAS EMISIONES TOXICAS DE ESCAPE INFLUYEN DIRECTAMENTE SOBRE EL TIPO DE ACEITE A USAR. La lubricación en los tiempos de la urea. Antonio J. Ciancio Ingeniero de Lubricación de AXION Energy (Mobil en Arg.) Docente asociado e investigador del Centro Argentino de Tribologia. Comité Técnico de la Cámara Argentina de Lubricantes.

Resumen Bienvenida Euro V a la Argentina. A partir de este año 2016 se concreta la puesta en vigencia de la legislación sobre emisiones tóxicas más importante en el mundo, por lo que representa en la limitación de los contaminantes en gases de escape vehicular. Es un paso enorme en favor de nuestra calidad de vida, de un cuidado mucho más racional de la tierra que heredarán nuestros hijos

Introducción No es de extrañar que una herramienta nueva, maravillosa como es la norma de control de emisiones Euro V, nos llegue 4 años después que a Brasil, quien nos provee de la tecnología (y por lo tanto ya todos los motores y sistemas de postratamiento). También llega en forma parcial, ya que está circunscripta a los diésel de servicio pesado, fabricados a partir del 1° de enero de 2016. Es necesario aclarar que los vehículos fabricados hasta el 31 de diciembre de 2015, que sólo cumplen Euro III, pudieron ser vendidos en 2016 en esas condiciones. Debe quedar claro además que el parque existente continúa operando con su equipamiento existente. Es decir NO ES NECESARIO adaptarlos para que cumplan la nueva norma Euro V. ¿Saben cuántos contaminantes de más hemos tirado a la atmósfera del área metropolitana de Buenos Aires en ese tiempo? Claro, tenemos que recurrir a nuestras pobres estadísticas sobre emisiones, y las más representativas que encontré se refieren a la Ciudad Autónoma de Buenos Aires (Secretaría de Desarrollo Sustentable y Política Ambiental) en el informe “El cambio climático y la polución urbana” Se detalla allí las cantidades totales de contaminantes producidos por los vehículos, medidos en MILES DE TONELADAS, para toda el Area Metropolitana de BsAs

La distribución vehicular por tipo, en %, se muestra en el cuadro siguiente Buenos Aires, porcentajes de vehículos (Año 2000) Tipo de vehículo Autos y Util. Liv. Colectivos Omnibus Camiones pesados

Nafta 68,1

0,6

Gas Oil 15 0,6 0,2 3,5

GNC 12

Asumimos que esa proporción entre tipos de vehículos no ha cambiado sensiblemente, y entonces, mediante cálculos que no vale la pena profundizar, llegamos a establecer cuantos son los contaminantes de los diésel de servicio pesado

Contaminantes atribuídos a los pesados (Miles de Toneladas) Contaminante CO2 CO NOx HC PM

2012 958 3812 179 377 32

Reparemos que la cantidad de CO2, normalmente no tomada en cuenta como contaminante ya que no es tóxico, proviene en su mayoría de los autos y utilitarios livianos nafteros. Pero el CO2 es un elemento fundamental en el aumento del efecto invernadero y el calentamiento global… es decir que debemos pensar urgente en una legislación para los livianos también.

Contaminantes totales (Miles de Toneladas) Contaminante CO2 CO NOx HC PM

2000 16510 3087 128 319 22

2012 22272 3894 184 384 31,8

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La cantidad de vehículos que circula por las autopistas y calles principales de Buenos Aires ha aumentado progresivamente en todo el país. Estimamos entonces el crecimiento que afecta al AMBA, para el 2014, el año “medio” del ingreso potencial de la Euro V. Es lo mismo que decir que la polución es proporcional a la cantidad de vehículos que pasan, a veces más de una vez al día, por dichas autopistas, lo cual es registrado por la Secretaría.

Sigamos entonces con la evaluación de tóxicos que tiramos por demás a nuestro cielo. En el cuadro siguiente mostramos los límites de emisiones para cada tipo de vehículo, cuando se cumple con la norma Euro V y lo comparamos con los límites de la Euro III. Notemos la diferencia entre ambas normas Norma

NOx

Humo

Unidades

g/kW hr

m-1

Euro III

2,1

0,66

0,1

0,8

Euro V

1,5

0,46

0,02

0,5

Diferencia

0,6

0,2

0,08

No Aplica

Que cuando traducimos al peso de los contaminantes de la AMBA debida a vehículos pesados nos da:

Contaminantes extrapolados al 2014 Contaminante 2012 2014 CO2 CO NOx HC PM

958 3812 179 377 32

1056 4202 197 415 35

Diferencia Anual Diferencia Total Euro III-Euro V Miles de Toneladas 0 1201 118 126 28

0 4803 473 504 112

¿Se imaginan transportando en camiones toda esto si estuviera en estado sólido? ¡Serían unos 300 camiones viajando hacia el cielo en esos 4 años!!! Es para meditar entonces sobre el profundo daño que le estamos haciendo a nuestro planeta La Solución: adoptar EURO V como legislación para controlar las emisiones. ¿Qué se requiere? En primer lugar el uso de los combustibles de ultra bajo contenido de azufre, como el que ya se comercializa en Argentina, con 10 ppm de contenido de azufre, por las siguientes razones: Protege adecuadamente al Catalizador de Reducción Selectiva. Este elemento, que se coloca en el escape, permite bajar a los óxidos complejos de Nitrógeno NOx. Es el único dispositivo de pos tratamiento al que han recurrido los fabricantes de vehículos pesados del mercado nacional.

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El SCR requiere la inyección de Solución acuosa de Urea en el sistema de escape, justo antes del catalizador SCR, ámbito en el cual se convierte a los NOx en N2 totalmente inocuo, respirable. El consumo de solución acuosa de urea estará en el orden del 5% del consumo de combustible. Es muy importante, es casi el doble de todos los lubricantes que se venden para vehículos. El SCR es muy delicado en su interior, y si el azufre está presente en gran cantidad, como la que tiene por ejemplo un diésel Grado 2 de pareas generales del país, se producirá una fuerte reacción química (hay temperaturas allí cercanas a los 500°C) apareciendo elementos muy corrosivos, y así se “envenena” al dispositivo (se tapa). En rigor esto ocurre con más severidad en uno de los tipos constructivos de SCR más usuales, donde la estructura de soporte (tipo panal de abeja, con múltiples conductos de muy pequeñas dimensiones) se basa en el Zeolite, y los metales activos para la acción catalítica son el Hierro y el Cobre, que recubren las paredes del mencionado cerámico. En cambio, otro tipo constructivo, con soporte de óxidos de Titanio y Tungsteno, tiene como elemento activo al Vanadio y es bastante resistente a la acción corrosiva del azufre. Pero sí debemos destacar que en todos los casos la tobera de inyección de la solución de urea será afectada seriamente por el azufre del combustible, llevando en forma prematura a la falla del sistema, por una dosificación deficiente, que no responde a lo que indican las computadoras de a bordo.

El azufre del combustible contribuye a la generación de Material Particulado, que es uno de los contaminantes clásicos regulados por las normas Euro También afecta a delicados componentes mecánicos como las toberas de los inyectores de combustible, a las bombas en sí y promueve gran cantidad de depósitos en la zona de ranuras y aros de pistón. Debemos alejar esa idea de que “como los fierros son iguales a los de EURO III, no va a pasar nada”

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Muy pocas personas pueden aseverar cuales son las consecuencias en el sistema de inyección, pero podemos citar a especialistas, como Mario Massagardi de Bosch. El mostró los dramáticos achicamientos de las tolerancias, como se ve en esta figura: No sólo son sensibles a la composición del combustible, sino que también deben seguirse buenas prácticas de limpieza, de control de la contaminación, con un filtrado adecuado, que lo libere de la presencia de partículas agresivas. …y hablando de partículas, también el sistema de la solución de urea debe mantenerse perfectamente limpio, como exigen los fabricantes. Por eso debemos instruir adecuadamente a los usuarios y personas de las estaciones de servicio, en el sentido de extremar los cuidados al cargar el tanque específico del camión, colectivo u ómnibus API CJ-4: el lubricante protector. De la misma manera que hablábamos para el combustible, el contenido de azufre del aceite puede ser perjudicial. El azufre está presente no solo en la base mineral, sino en el aditivo antidesgaste más tradicional y efectivo, donde viene acompañando por Fósforo y al Zinc. Y también el Fósforo daña al catalizador SCR. Por eso las nuevas formulaciones deben LIMITAR la cantidad de dicho aditivo, reemplazándolo por otras tecnologías como el Trímero de Molibdeno. Cuidado que NO es MoS2, disulfuro de molibdeno, pues este aditivo sólido entraría en conflicto con el aditivo dispersante y se destruirían entre sí, son antagonistas.

 Esquema de la molécula Trímero de Molibdeno. Las esferas rojas representan al metal (Mo) mientras que las verdes lo hacen con los átomos de carbono del hidrocarburo que mantiene a la molécula en solución perfecta en el aceite. Recordemos que el clásico MoS2 viene en los envases comerciales como “solución coloidal” del lubricante sólido en aceite mineral, es decir que nunca se integra completamente a la red de hidrocarburos como solución estable. El MoS2 es un sólido antagonista del aditivo dispersante, “combaten” entre sí en lucha estéril y se desgastan prematuramente. En cambio el Trímero de Molibdeno es además un efectivo antidesgaste; y presenta la particularidad que en las zonas de alta presión y temperatura de contacto entre los metales, reacciona con el azufre del antidesgaste convencional, y allí sí forma las clásicas laminillas de MoS2 que protegen a las superficies metálicas y reducen drásticamente la fricción, aportando a la economía de combustible.

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Por otro lado, para lograr la protección total del SCR, se debe reducir la cantidad de todos los aditivos metálicos. En la jerga técnica se dice que son aceites de bajo contenido de fósforo y cenizas sulfatadas (en inglés “low SAPS”) Eso implica bajar el contenido de Calcio y de Magnesio, elementos fundamentales de los aditivos detergentealcalinos (o que familiarmente llamamos “antiácidos”)…y eso marca también una tendencia a reducir el número TBN (Número de Basicidad Total) que imposibilitaría a estos aceites trabajar con los combustibles Diésel 500 o 1500. Los fabricantes de motores y de catalizadores afirman que es diferente la gravedad de los “ataques al catalizador” por parte compuestos que vienen del combustible comparados con los metales del lubricante: afirman que el azufre depositado de una carga de combustible Diésel 500 puede ser “barrido” por subsiguientes cargas de Diésel EURO de 10 ppm de azufre, mientras que los metales del aceite NO pueden ser removidos, “llegan para quedarse”. En la gráfica vemos la “contribución” de ambos en los depósitos del catalizador SCR. La habilidad de los especialistas ha logrado un “Alto TBN” de 10 mgKOH / gr de aceite con bajos contenidos de cenizas (low SAPS). Ya en países como México y Colombia han comprobado la eficiencia de los mismos, con gas oil de 500 ppm de azufre, por largos períodos entre cambios de aceite. Se hicieron ensayos de seguimiento en empresas de transporte de primera línea y de la minería. Acompañamos algunos cuadros de seguimiento de las unidades con análisis de aceite usado SIGNUM Construplan es una minera con una flota de 26 camiones Caterpillar 777E, donde se eligió un período entre cambios de aceite de 500 horas (en lugar de las habituales 500) para el aceite mineral Premium (con básicos Grupo II+) mientras que para el aceite sintético API CJ-4 con base de PoliAlfa Olefinas (PAO) se verificaron las 1200 horas entre cambios de aceite. El impacto por la mayor disponibilidad de equipos excedió el millón de dólares por año

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Sigue una importante empresa de transporte de Colombia

Aclaramos que cada punto representa un análisis de aceite, con complejos protocolos de control y evaluación. Para simplificar la visualización sólo se tomaron dos parámetros en el primer gráfico, uno de resistencia del aceite al envejecimiento (Viscosidad) y uno representativo del desgaste (Hierro). Todos los valores se encontraron dentro de lo esperado para este tipo de servicio.

En el último gráfico se tomaron metales típicos de metalurgias de cojinetes, como pudieran ser los “tricapa” standard, con la capa de resistencia de Plomo-CobreEstaño; o bien de los cojinetes libres de plomo (como reglamenta la protección ambiental) en cuyo caso pueden aparecer aleaciones tipo bronce, de Aluminio-Cobre, y en algunos casos se incorpora en Silicio a las capas de asentamiento. Esto es el resultado del trabajo de más de 6 años, en las condiciones más severas de las empresas de transporte reales. ¡Ahora sí estamos en condiciones de decir que hicimos un buen trabajo!!! A medida que se vayan incorporando las nuevas unidades Euro V, manufacturadas a partir del 1° de enero de 2016, reemplazarán a las más viejas de nuestro parque automotor, el aire será más puro…como para respirar una nueva etapa.

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ENFOQUE PRÁCTICO PARA EVALUAR LOS RESULTADOS DE LOS ANALISIS DE LUBRICANTES Y LOS VALORES LÍMITES Steffen Bots - OELCHECK GmbH - Machinery Lubrication - Publicado con la autorización de NORIA Corporation.

Resumen La evaluación de los resultados de los análisis de lubricantes suelen ser una tarea difícil, exigiendo tener experiencia en ingeniería mecánica y química. Sin embargo hay herramientas modernas y metodologías de estadística que facilitan y mejoran el proceso. Lo primero es definir un conjunto de métodos de análisis que proporcione los parámetros suficientes para responder las preguntas más importantes sobre la muestra manteniendo el proceso lo más económico posible. Con los parámetros de prueba determinados, el siguiente desafío es establecer valores límite y un método para la evaluación. En algunos casos, los valores límite están disponibles, sin embargo, en otros casos, los fabricantes de aceite, componentes o equipos no suministran los valores límites. Entonces, ¿cómo se puede crear un diagnóstico útil? La tarea se facilita si hay muestras previas para determinar la evolución de los parámetros durante un período de tiempo, lo que permite identificar a los que se alejan de la tendencia normal, y permite definir los valores límites absolutos para tener referencias fijas en parámetros críticos. Introducción Un conjunto de resultados de análisis de lubricantes de un mismo equipo o de aplicaciones similares es la línea de base para los métodos estadísticos. La ASTM D-7720 describe un método para identificar los límites de las alarmas mediante métodos estadísticos, pero los datos y tendencias estadísticas no proporcionan automáticamente los valores límites correctos. La calidad de los datos tiene un impacto significativo en los resultados. Puede ser la diferencia entre obtener límites razonables o valores sin sentido. Este artículo mostrará cómo, filtrando cuidadosamente datos dentro de una sofisticada matriz, pueden obtenerse valores límites valiosos. El sistema permite categorizar las muestras de lubricante con el mayor detalle posible que permite la información de las muestras. Combinado con un programa de evaluación, esta es una forma muy útil para definir los valores límite, aplicarlos y verificarlos de forma sistemática.

Análisis de Muestras de Lubricantes El análisis de una muestra de aceite produce una gran cantidad de datos. Un informe típico de laboratorio contiene entre 20 y 40 resultados de mediciones individuales. Para proporcionar un diagnóstico adecuado y activar las acciones necesarias, los intervalos de control normal para cada elemento deben ser conocidos. El tipo de aceite, el mantenimiento y las condiciones de operación son los principales factores para evaluar en una muestra de aceite. Un solo valor para cada parámetro del análisis de aceite no cubre la complejidad y los conocimientos interdisciplinarios que deben aplicarse en los campos de ingeniería mecánica, química, tribología y lubricación. Si la evaluación se basa sólo en un elemento que ha excedido un límite, las interpretaciones incorrectas son posibles. Algunos laboratorios ofrecen un comentario para cada muestra de aceite, señalando las áreas críticas del análisis junto con las recomendaciones para la próxima acción de mantenimiento. Sin embargo, los informes de laboratorio generalmente no contienen información del límite para evitar una mala interpretación por parte del usuario final.

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Valores límite La mayoría de los informes de análisis de lubricantes de los laboratorios contiene una calificación basada en el principio del semáforo. Ésta utiliza un código de color de tres etapas (verde, amarillo y rojo) para indicar rápidamente la gravedad de un resultado de muestra. Si se debe

manejar un gran número de muestras, puede tener sentido filtrar las muestras de color amarillo y rojo para decidir qué tipo de acción de mantenimiento es necesaria. Las muestras de bandera verde pueden almacenarse para la elaboración de tendencias y la documentación.

Figura 1. Ejemplo de valores limite

El sistema de codificación no debe ser demasiado complicado. De lo contrario pierde la ventaja de proporcionar una guía para decisiones rápidas y sencillas. Al mismo tiempo, debe ser razonable y coherente para poder comparar análisis de aceite similares. Los límites de los parámetros pueden ser tanto absolutos o de acuerdo a las tendencias.

Los procesos estandarizados para la creación y la revisión de los valores límite combinados con pautas fundadas en el reconocimiento de los modos de falla y la identificación de las condiciones normales son fundamentales para un programa de análisis de lubricantes. Lo contrario a esta metodología es un enfoque empírico basado en el conocimiento de un diagnosticador

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experimentado. El conocimiento del experto es muy valioso y debe usarse para verificar si los límites son razonables. Sin embargo, el conocimiento empírico no es la metodología adecuada para administrar un programa de análisis de aceite con un enfoque de mantenimiento proactivo.

problemas de garantía. Para algunos equipos, existen detallados límites de OEM, incluyendo información sobre valores de desgaste, estado del aceite y contaminación. Su objetivo principal es definir las condiciones para un funcionamiento seguro del equipo.

Una perspectiva Diferente La información de los límites no siempre está disponible aunque existen aplicaciones donde existen pautas concretas. Al buscar los límites para aplicaciones específicas se pueden encontrar diferentes resultados. Entre los que establecen límites figuran fabricantes de componentes, fabricantes de equipos originales (OEM), compañías petroleras, laboratorios y grupos técnicos y asociaciones. Los fabricantes de componentes frecuentemente definen límites para cada parámetro que tiene impacto en la vida útil del componente o su performance. Entre los ejemplos están los fabricantes de componentes hidráulicos que ofrecen recomendaciones para la limpieza del aceite o los fabricantes de rodamientos que indican que un rodamiento alcanza el tiempo de fatiga calculado sólo si el nivel de contaminación está dentro de un cierto rango. Esta información es valiosa, pero a menudo es demasiado general y limitada a ciertos aspectos de la muestra de lubricante. Sin embargo, los límites de los componentes son un buen punto de referencia si no se tienen los límites OEM.

Figura 2. Las tendencias sobre las horas de operación

Si están disponible los límites OEM deben ser utilizados, especialmente si están relacionados con

Figura 3. Valores Absolutos vs. Tendencias

Los valores límite y las pautas de evaluación también pueden estandarizarse. Las normas pueden ser independientes como las de la ASTM, o basadas en el trabajo de otras asociaciones u organizaciones especializadas. A menudo, estos límites están disponibles para equipos con estrictos requisitos de seguridad y fiabilidad. En estos casos, los valores límite deben cumplirse estrictamente. Los valores límite informados por las compañías petroleras están focalizados en la condición del lubricante. La principal intención es proporcionar pautas para detectar cuándo el aceite ya no es apto para su uso. Algunos laboratorios utilizan sofisticados software para crear y administrar los límites apoyados en estadísticas y metodologías basadas en las tendencias de los parámetros. Las muestras obtenidas se relacionan utilizando una matriz con los correspondientes conjuntos de límites. Esto permite crear alertas automáticas para cada parámetro. La automatización del sistema aumenta la velocidad y la calidad de la evaluación.

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Limites Absolutos vs Tendencias La información de los límites mencionada anteriormente es de valores absolutos y no refleja el desarrollo de las tendencias históricas. Sin embargo, a veces se dispone de valores límites relativos a las horas o distancias de funcionamiento, especialmente en los fabricantes de motores. Esto significa que se define la variación permitida de un parámetro a lo largo del tiempo, como el hierro por cada 100 horas de funcionamiento. Aun así, los límites absolutos son válidos para un intervalo de revisión o cambio de aceite. Si no se excede ningún límite, no se requieren acciones de mantenimiento y el intervalo puede ser ampliado. La evaluación de los resultados de los análisis de lubricantes basados en límites absolutos tiene numerosos beneficios. Por ejemplo, su uso es sencillo, la orientación rápida y puede ser manejado estadísticamente. Sin embargo, posee limitaciones, tales como ser válido sólo para intervalos definidos. Los límites absolutos pueden ser efectivos en algunos casos como cuando se conocen los modos de falla y las causas raíz o están definidos los requisitos del lubricante y un cambio en los parámetros puede estar directamente conectado a problemas en la operación.

Figura 4. Un ejemplo de la distribución de Fe en una caja de cambios de una turbina eólica

Las condiciones operativas y el objetivo del análisis del lubricante también son importantes. Si las muestras se toman siempre durante el cambio de aceite y el objetivo del análisis es identificar las acciones de reparación o problemas futuros, los valores límite absolutos basados estadísticamente serán suficientes para la evaluación.

Figura 5. Un ejemplo de la distribución de la viscosidad de una caja de engranajes de una turbina eólica

Cuanto mayores sean los intervalos del cambio de lubricante y mayor el enfoque proactivo para el cambio de aceite, establecer límites de las variaciones de los parámetros se vuelve más importante. Especialmente en aquellos que son función del tiempo. Utilizar los límites de las variaciones o tendencias permite una evaluación más detallada, una mejor evaluación de los datos históricos y de las condiciones actuales, y una mejor alerta temprana de problemas futuros.

Figura 6. Un ejemplo de la distribución de un aditivo de la caja de engranajes de una turbina eólica

Por supuesto, la evaluación de las tendencias sólo es efectiva si hay suficientes muestras previas disponibles. El procedimiento de muestreo y la ubicación también pueden tener un efecto significativo en los resultados finales. Para evaluar la tendencia, la muestra debe tomarse siempre de la misma ubicación usando el mismo procedimiento.

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Si las condiciones de operación o mantenimiento cambian, puede afectarse la línea de tendencia. Una combinación de ambos métodos parece ser el mejor enfoque. Definiendo los Métodos de Ensayo El análisis del lubricante se puede comparar a un rompecabezas con cada pieza relacionada con un ensayo. Si sólo están disponibles piezas individuales, no se capturará la imagen completa. Los factores de envejecimiento del aceite, las propiedades del aceite, los contaminantes o la información sobre el desgaste dependen de la aplicación del cual se tomó la muestra de aceite. Los métodos de ensayo correctamente establecidos con los parámetros suficientes son importantes para poder obtener las respuestas correctas. Al mismo tiempo, el conjunto de pruebas debe ser lo más económico posible para apoyar el análisis basado en tendencias. Metodología estadística Para la evaluación estadística de los valores límites basados en datos históricos, pueden aplicarse dos métodos básicos: el Control del Proceso Estadístico (Statistical Process Control o SPC) o el Enfoque Acumulativo. Método SPC SPC es una metodología estadística para la optimización de los procesos de producción y servicio. La teoría del SPC fue desarrollada por Walter A. Shewhart a principios de los años veinte. Shewhart definió dos mecanismos basados en la idea de que la calidad de un producto depende de las variaciones de cada componente con que se fabrica el producto. El primer mecanismo es la variación respecto al promedio por una causa natural y normal en el proceso. El segundo mecanismo es una variación de origen especial no natural y puede ser causada por fallas de máquina o material. Estos dos mecanismos deben estar claramente identificados para determinar los parámetros que definen la calidad del proceso. Si el conjunto de parámetros está normalmente distribuido y el diagrama tiene forma de campana, la desviación estándar puede aplicarse para la definición de los límites.

proceso (causa natural) o fuera de los niveles de control (causa especial). Para los procesos de producción, estas consideraciones han llevado a la introducción de tarjetas de calidad que contienen límites de control superior e inferior. Hoy en día, la metodología de la SPC puede utilizarse para controlar cualquier tipo de proceso. En el caso de los límites de alarma basados en datos de muestras históricas, la desviación estándar es también una valiosa herramienta. Método Acumulativo Si la distribución de los valores medidos no se ajusta a la distribución normal, no se puede aplicar la desviación estándar. Este es el caso cuando la media y la mediana son diferentes o la distribución es asimétrica o bimodal. Una distribución de frecuencia asimétrica es común para aplicaciones en las que el aceite no se cambia de acuerdo con intervalos definidos y los parámetros aumentan con el tiempo. Los parámetros típicos incluyen desgaste, oxidación, número de ácido, color y contaminantes. Una distribución de frecuencia asimétrica es normal para aplicaciones sin intervalos fijos en los cambios de aceite, pero con parámetros que comienzan con un valor inicial y disminuyen con el tiempo. Como los aditivos, número de base y viscosidad. La aplicación también tiene un impacto en la distribución de los datos. Esto significa que la distribución de cada parámetro o valor medido de un conjunto de datos debe ser evaluada en detalle y que el mismo parámetro puede encajar en diferentes esquemas de distribución para diversas aplicaciones.

Ejemplos Prácticos Los siguientes ejemplos demuestran cómo los límites establecidos estadísticamente se vuelven más precisos si la población se desglosa a tipos de máquina específicos. En el segundo ejemplo, el análisis estadístico reveló modos de fallo llamando la atención sobre las muestras con una variación especial.

De acuerdo con estos límites, es posible comprobar si la variación es normal para el

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Valores Límite para la caja de engranajes de una Turbina Eólica La industria eólica ha experimentado enormes progresos durante los últimos 20 años. La potencia de las modernas turbinas eólicas ha aumentado de 50 a 100 veces en comparación con los primeros modelos de los años noventa. Como resultado, las cajas de engranajes se han vuelto mucho más grandes. Este progreso también ha tenido un impacto en los requisitos de lubricantes y prácticas de mantenimiento. La tendencia de las turbinas modernas ha sido hacia los lubricantes sintéticos de alto rendimiento. Aunque el precio de estos productos es mayor, su estabilidad al envejecimiento se incrementa significativamente, lo que proporciona una oportunidad para reducir los costos de mantenimiento al extender los intervalos de cambios de aceite basados en resultados del análisis del lubricante. Por supuesto, esto significó que los límites debieron ser modificados. Las figuras 4, 5 y 6 muestran la distribución del hierro como elemento de desgaste, el molibdeno como parte del sistema aditivo y la viscosidad como parámetros importantes para la formación de película fluida. La distribución del hierro es típica para una aplicación en la que no se definen intervalos fijos de cambio de aceite. El contenido de hierro

inicialmente es bajo pero aumenta con el tiempo debido a los procesos normales de desgaste. Para esta distribución de frecuencia asimétrica, se debe aplicar el Método Acumulativo para definir los valores límite. El rango de hierro para esta población es bastante pequeño, lo que indica que no incluye muestras con cantidad significativa de variación por causas especiales. El enfoque estadístico puede aportar valores límites razonables. La distribución de la viscosidad es en forma de campana. La mediana y la media están en el mismo rango. SPC y la desviación estándar se pueden utilizar para identificar valores de alarma. Ya existen los valores límite para este parámetro basado en los grados de viscosidad ISO. En este caso y para este aceite especial, los límites podrían definirse con mayor precisión según la evaluación estadística. La evaluación del aditivo molibdeno también muestra una forma de campana, pero la distribución es ligeramente asimétrica y bimodal. La mediana y la media son diferentes, lo que indica que el enfoque acumulativo debe ser elegido. La población también debe ser investigada para identificar muestras con variación con causas especiales.

Figura 7. Límites de Hierro para diferentes modelos de turbinas eólicas

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La Figura 7 contiene los valores de alarma para el hierro en diferentes modelos de turbinas eólicas. Muestra cómo los métodos estadísticos pueden ser mucho más precisos. Estos límites basados en estadísticas pueden combinarse con límites basados en Tendencias para ayudar a determinar si un aumento de hierro está dentro del rango aceptable cuando se compara con la muestra anterior. Valores límite para transmisiones hidráulicas Otro ejemplo proviene de las transmisiones hidrostáticas. Estos sistemas se utilizan para accionar las orugas de las excavadoras y de las maquinarias agrícolas. A menudo se toman muestras de aceite de estos sistemas durante el procedimiento de cambio de aceite con intervalos fijos entre 1.000 y 2.000 horas. El propósito principal de las muestras de aceite es confirmar que el lubricante correcto está en uso, los niveles de contaminación están por debajo de los límites permitidos y las tasas de desgaste son normales.

Figura 8. Ejemplo de la distribución de Fe para un accionamiento hidráulico

En general, la evaluación de los resultados del análisis de aceite para esta aplicación es adecuada con límites absolutos. La Figura 8 muestra la distribución de hierro para un accionamiento de oruga. Los resultados son de diferentes modelos e informados por el fabricante, y en todas las muestras se utilizó un tipo de lubricante comparable. El objetivo principal del estudio estadístico fue determinar límites de desgaste más precisos.

Figura 9. Limites influenciados por una variación con causa especial

La Figura 9 muestra los resultados del Método Acumulativo. Desafortunadamente, los nuevos límites estadísticos de advertencia difirieron significativamente de los límites reales de uso basados en la experiencia. Los nuevos límites calculados parecían demasiado elevados, y la inusual distribución del hierro apoyaba esta

estimación. Una mirada más detallada del último 20 por ciento de la distribución reveló que la población de datos contenía un gran número de variaciones originadas con causas poco frecuentes. Se identificaron dos causas independientes entre sí pero importantes: una pérdida de viscosidad debido a la contaminación con aceite hidráulico y un alto contenido de silicio, debido a sellos dañados.

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Figure 10. Límites de Hierro típicos

La Figura 10 muestra los límites estadísticos para los modelos más recientes del mismo fabricante. Los límites de desgaste son significativamente más bajos y corresponden a los niveles de desgaste previamente experimentados para condiciones normales.

poder evaluar el desgaste de una máquina, el estado del aceite y el nivel de contaminantes potencialmente dañino. Aunque la información de los límites puede ser obtenida de una variedad de fuentes, en algunos casos no está disponible.

Los dos problemas mencionados de los modelos anteriores habían sido resueltos para la nueva generación.

Los límites generales o globales no son usualmente muy útiles para determinar los valores limites necesarios para el monitoreo.

En conclusión, es importante tener en cuenta que el aceite puede hablar y que los valores límite son una herramienta esencial para evaluar los resultados de los análisis de lubricantes usados y

Para conseguir los mejores resultados debe aplicarse un método de acuerdo a la aplicación, que puede ser Límites Absolutos, Basados en las Tendencias, o una combinación de ambos.

eTRIBOS Nro 10 Abril 2017

e-Tribos

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