¿Cómo prolongar la vida útil de las máquinas críticas por medio de la tribología?

Uno de los estudios principales relacionados con la afección de la tribología es el desarrollado por el Prof. Dr. Ernest Rabinowicz, del Massachussets Institute of Technology. En este, estudió las causas de pérdida de utilidad de máquinas de diferentes sectores y detectó que el deterioro de las superficies era responsable de más de la mitad de estas, como se puede ver en la siguiente gráfica:

Árbol de descripción de fallos de equipo. Adaptado de ‘Rabinowicz, E., Friction and Wear of Materials, 1985’.

Por tanto, unas condiciones tribológicas adecuadas son de suma importancia en el funcionamiento de equipamientos críticos. Para asegurar un conocimiento profundo de la tribología es necesario poner en práctica conocimientos de tecnología de materiales, además de otros relativos a la física y la química, para reducir las paradas por incidencias técnicas y aumentar así la productividad. Prolongar la vida útil de las máquinas críticas por medio de la tribología es posible aplicando una serie de buenas prácticas de optimización tribológica en cada una de las áreas especificadas anteriormente mencionadas.

Existen una serie de estudios internacionales que demuestran la importancia económica de la aplicación de la tribología en la industria. Según diferentes fuentes, reunidas en Mang, T., Bobzin, K., Bartels, T., ‘Industrial Tribology: Tribosystems, Friction, Wear and Surface Engineering, Lubrication’, 2011, el ahorro total estatal asociado al uso correcto del conocimiento tribológico se cifra alrededor del 1,5% del PIB. En el caso de la UE, 303 mil millones de dólares podrían ser recuperados con mejores prácticas tribológicas.

Cada sistema tribológico, definido como el conjunto de máquina y lubricante, cuenta con unas características particulares, por lo que no se puede dar una única respuesta.

El primer paso para asegurar la minimización de los fallos es la selección de un lubricante correcto para el equipamiento. Dependiendo del sector de aplicación, existen una serie de clasificaciones y de recomendaciones ofrecidas por el OEM que deben ser aplicadas en todo momento. En caso de no poder acceder a esta información, es importante contactar con expertos en lubricación que puedan asesorarle al respecto de las características técnicas críticas del lubricante como viscosidad, tipos de bases adecuados, tipología de aditivación, etc.

A continuación, hay que asegurar también el buen estado del fluido seleccionado, y vigilar su puesta en marcha en la máquina crítica. Una de las recomendaciones más importantes es la de asegurar el nivel de limpieza del lubricante antes de poner en marcha la máquina. El aceite nuevo puede presentar un alto nivel de contaminación, por lo que conviene considerar la posibilidad de filtrarlo antes de introducirlo en el equipo.

En el caso de que se produzca un cambio de aceite, es importante evitar mezclas indeseadas que puedan dar lugar a reacciones que modifiquen las propiedades del fluido lubricante o el estado de las superficies. Por ejemplo, con una viscosidad inadecuada, el aceite lubricante no cumplirá con sus funciones durante el tiempo de vida útil normal, ni operará con corrección. La película de separación entre las partes metálicas de la herramienta o de la máquina será demasiado fina y se generará un contacto entre ellas, lo que derivará en un deterioro y, finalmente, en una avería técnica. Además, deben considerarse las posibles incompatibilidades químicas entre diferentes lubricantes. En este caso, es importante realizar un lavado (en terminología inglesa, ‘flushing’) con el objetivo de eliminar la mayor cantidad posible del lubricante antiguo previamente a su sustitución.

Por otro lado, es importante controlar los tres parámetros fundamentales para asegurar un buen comportamiento tribológico en funcionamiento: la degradación del lubricante, la contaminación del sistema tribológico y el desgaste producido en la máquina.

La monitorización de todos estos fenómenos es una de las mejores prácticas en el ámbito tribológico. La realización de análisis periódicos offline o la aplicación de novedosas tecnologías de monitorización online dependerán de la criticidad y del tipo de máquina a estudiar.

Un correcto análisis online mediante sensores permite no solo conocer el estado del aceite lubricante con una serie de parámetros críticos, sino también el estado en el que se encuentra la máquina que emplea dicho aceite.

Existen varios factores que afectan a la vida útil del aceite lubricante. Un correcto uso puede extender su vida o, por lo menos, evitar una degradación acelerada. Una serie de buenas prácticas son aconsejables:

• Selección adecuada del aceite lubricante

El Grado ISO o la viscosidad del aceite son los parámetros de mayor relevancia, ya que son indicadores prioritarios para que el fluido tenga la capacidad de mantener separadas las áreas de contacto. El paquete de aditivos adecuado también es importante ya que cubren o mejoran diferentes aspectos del fluido base como pueden ser: la desaireación del aceite, los antioxidantes para desacelerar los efectos de la oxidación o la extrema presión para conjuntos de engranajes.

• Mantener la máquina y el sistema de lubricación en condiciones óptimas de funcionamiento

Es decir, evitar en la medida de lo posible condiciones de operación fuera del rango habitual del sistema. Estas salidas pueden hacer, por ejemplo, que aumente el nivel de estrés de la máquina provocando así un incrementando de la temperatura del aceite y acelerando su degradación. La generación de partículas o la entrada de aire en el sistema de lubricación podría también aumentar, siendo éstos los catalizadores del proceso de degradación. La utilización de filtros adecuados o desaireadores para disminuir el efecto de agentes externos como las partículas metálicas o el agua, puede ser otro factor de interés para poder maximizar la vida útil del aceite.

La monitorización del aceite lubricante puede ayudar a detectar parámetros críticos de la degradación para así poder optimizar la vida del fluido y finalmente incrementar la fiabilidad de la maquinaría crítica y de los procesos asociados.

La optimización tribológica puede evitar el desgaste prematuro y disminuir la fricción, aumentando así la eficiencia energética y ayudando a prolongar la vida útil de las máquinas.

Controlar el estado tribológico de una máquina crítica puede aportar mucha información sobre las potenciales causas de fallo que se pueden presentar. El estudio del estado tribológico permite distinguir entre los diferentes agentes (estado de las superficies, condiciones de operación y fluido lubricante), para así poder aplicar las medidas correctoras a tiempo y planificar las posteriores acciones de mantenimiento. Por ejemplo, el conocimiento de los modos o tipos de desgaste que se están produciendo en un equipo ayudan a discernir si el fallo es debido al estado del lubricante o al estado de las superficies, ayudando al responsable a tomar la mejor decisión económica y funcionalmente eficaz.

Por ejemplo, la detección de un desgaste corrosivo estará directamente relacionada con un estado del aceite inadecuado, mientras que la presencia de desgaste asociado a fenómenos de desgaste estará más ligada al estado tribológico de las superficies.