Buenas prácticas tribológicas para evitar el desgaste de maquinaria

Dentro de la tríada de la tribología, la lubricación es la principal solución al fenómeno de la fricción y al problema del desgaste, aunque no la única opción. Existen una serie de buenas prácticas tribológicas que permiten optimizar el estado de las superficies y evitar el desgaste de maquinaria crítica.

La principal herramienta para evitar los diferentes procesos de desgaste es la aplicación de la lubricación de manera correcta. La lubricación fluida aplicada en la mayoría de elementos industriales se explica mediante la curva de Stribeck.

La lubricación depende básicamente de tres parámetros: viscosidad del fluido lubricante, velocidad relativa entre las superficies y la carga que soportan estas mismas. El objetivo de la lubricación es posicionarse en el régimen conocido como lubricación hidrodinámica; donde el aceite separa completamente las superficies y los fenómenos de desgaste se ven ampliamente atenuados. La variación de estas condiciones provoca que las superficies no se separen completamente y prevalezcan fenómenos de desgaste.

Otro detalle importante es el “efecto en cadena” del desgaste. Ciertos tipos de desgaste pueden influenciar en la generación de otros, por lo que es importante controlar las condiciones de generación de los diferentes desgastes para mitigar la aparición de otro tipo distinto [GMM1].

Desgaste por fatiga: Control de los materiales, acabados superficiales

Desgaste por fatiga: Control de los materiales, acabados superficiales

Las principales causas del desgaste por fatiga tienen que ver con un fallo de las superficies en contacto. Después de un cierto período de operación, la microestructura superficial sufre microgrietas que debilitan su comportamiento.

Para minimizar este tipo de desgaste es importante optimizar el estado de estas superficies. El acabado metalúrgico y superficial debe ser excelente, por lo que las superficies en los momentos de parada deben ser minuciosamente examinadas, y en caso requerido, debe realizarse una operación de restablecimiento al estado adecuado. La aplicación de tratamientos superficiales de alta dureza, como carburación o nitruración, pueden mejorar el comportamiento de estos elementos frente al desgaste.

Desgaste corrosivo: Estado del fluido lubricante

En el caso del desgaste corrosivo, el estado del fluido lubricante es uno de los elementos críticos que pueden promover este tipo de desgaste. La vigilancia de la acidez del propio fluido y la contaminación con otros que puedan variar bruscamente la acidez del lubricante son objetivos para evitar la corrosión de las superficies. La oxidación acelerada del lubricante genera acidez, así como la presencia de agua y óxidos, que actúan como catalizadores.

El desgaste corrosivo también se puede producir por un ataque localizado debido a ciertos aditivos del lubricante, en el caso de que la aplicación para la cual se está usando no sea adecuado. Por tanto, es importante adecuar el uso del lubricante y el control de la adición de aditivos para evitar corrosión asociada a estos elementos.

Desgaste adhesivo: Asegurar buenas condiciones tribológicas (viscosidad, Tª, velocidad)

El desgaste adhesivo viene propiciado fundamentalmente por el contacto puntual entre las superficies a alta temperatura, provocando microsoldaduras y su posterior rasgado, por lo que el aseguramiento de las condiciones de lubricación correctas en todo momento es el objetivo principal para disminuir este tipo de desgaste.

Tal y como señala la curva de Stribeck, la importancia radica en el control de las tres variables influyentes: viscosidad, velocidad y carga. La viscosidad del fluido está influida en gran medida por la temperatura, por lo que la minimización de la temperatura de funcionamiento puede ayudar a minimizar este desgaste.

Una variación de la temperatura de funcionamiento después de una parada de mantenimiento puede estar asociada a un error, como una desalineación, por lo que hay que presentar extremo cuidado en estas operaciones.

El empleo de altas velocidades puede ayudar a mejorar la lubricación, así como la disminución de la carga.

Desgaste abrasivo: Controlar la contaminación

Además de las deficientes condiciones de lubricación, la contaminación de partículas en el fluido es la principal causa del desgaste abrasivo, ya que las partículas generadas actúan como focos nuevos de desgaste abrasivo.

Por tanto, asegurar la limpieza del fluido durante su uso es de vital importancia. La utilización de sistemas de filtrado en sistemas de recirculación es recomendable, así como una vigilancia de la entrada de agentes externos que puedan arrastrar contaminación, como el polvo en el aire del ambiente. Durante las operaciones de mantenimiento, es importante vigilar el ingreso de contaminación externa.

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 off-line o la aplicación de novedosas tecnologías de monitorización on-line dependerán 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 dicho aceite.

Conocimiento en detalle para tomar mejores decisiones

Para asegurar la aplicación de las mejoras prácticas tribológicas y evitar el desgaste de maquinaria existe un detalle importante y transversal a los diferentes sectores y aplicaciones: el conocimiento de la máquina y la tribología. La formación del personal responsable y el conocimiento del estado de la máquina son pilares fundamentales para evitar problemas tribológicos.

Con la llegada de la industria 4.0, se abre paso una nueva tendencia: la monitorización on-line del estado del equipamiento y la digitalización de estos datos para generar información completa y consistente para tomar mejores decisiones.