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


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

La tribología es la ciencia que estudia las superficies en movimiento relativo, y se compone de tres aspectos principales: fricción, desgaste y lubricación. Estos tres fenómenos son los responsables principales de las causas del deterioro de máquinas y de la consiguiente reducción de la optimización funcional, lo que se traduce en trabajos de calidad inferior, pérdida de productividad y, en último término, averías.

En éste, 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 éstas, como se puede ver en la gráfica.

Figura 1. 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 la productividad. Mejorar la vida útil de las máquinas críticas por medio de la tribología es posible aplicando una serie de buenas prácticas y de optimización tribológica en cada una de las áreas especificadas anteriormente mencionadas.

 

Mejorar la vida útil de las máquinas, una forma de ahorro de costes

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 billones de US$ podrían ser recuperados con mejores prácticas tribológicas.

¿Cómo adelantarnos a fallos de máquina por medio de la tribología?

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

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 un 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 puede existir 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.

Figura 2. Un control defectuoso de las condiciones tribológicas en el equipamiento crítico puede llevar a fallos catastróficos. Foto adaptada de “Machinery Lubrication”.

 

La monitorización de todos estos fenómenos es una de las mejores prácticas en el ámbito tribológico. La realización de análisis periódicos off-line o la aplicación de novedosas tecnologías de monitorización on-line dependerá de la criticidad y del tipo de máquina a estudiar.

Un correcto análisis on-line 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 ese aceite.

 

¿Qué acciones concretas pueden derivarse del estudio y control del estado tribológico de una máquina crítica?

La optimización tribológica puede evitar el desgaste prematuro y disminuir la fricción, aumentando la eficiencia energética.

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 económicamente y funcionalmente eficaz.

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

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