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T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Beatriz Leal de Rivas. UNITEC. Febrero 04. Tribología Aplicada. Mantenimiento Proactivo.

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1 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Beatriz Leal de Rivas. UNITEC. Febrero 04. Tribología Aplicada. Mantenimiento Proactivo

2 Criterios de Mantenimiento Actuales. Mantenimiento Proactivo. Tu vehículo y algo más. Factores que Afectan la Vida de tu Motor y su Lubricante. Métodos para prolongar su vida. Análisis de Aceites Usados. Implementar programa de MBC/ RCM Conclusiones Contenido T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

3 ¿Que es mantenimiento? MANTENIMIENTO ES ESTO: Cuando todo va bien Nadie recuerda que existe Cuando algo va mal Dicen que no existe Cuando se trata de gastar Algunos dicen que no es preciso que exista Sin embargo: Cuando realmente no existe: !Todos concuerdan que debería existir! T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

4 Acción de RepararMantenimiento: Acción de Organizar La Acción de reparar: Significa restauración. Si un equipo necesite reparación es porque ha dejado de funcionar La acción de organizar: Significa prever, simplificar y controlar. La acción de organizar hace rentable al mantenimiento ¿Que es realmente el Mantenimiento? T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

5 INTRODUCCIÓN Todos encaminados a un fin común Mantener las maquinarias en condiciones operativasAlmacén: Desde el adecuado suministro de componentes, grasas y lubricantes Mantenimiento: Inspecciones rutinarias, y reparación Operación: Reporte fehaciente de los operadores, y adecuada operación De la perfecta supervisión sobre los trabajos ejecutados De la perfecta supervisión sobre los trabajos ejecutados Control de calidad: ¿De quienes depende? T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

6 Mantenimiento Poco mantenimiento Mucho mantenimiento Bs. Costo Total Directos e Indirectos Costos directos Gastos Directos óptimos Mantenimiento Predictivo PreventivoCorrectivo Mantenimiento Análisis de Lubricantes Análisis de Vibración Chequeo Funcionales Inspección Directa Condiciones de Equipos Análisis de Partículas Metálicas Condiciones de Lubricante Análisis de Propiedades FQ - IR T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

7 ¿Porque esperar a que una pieza falle o nos aparezca un desgaste para tomar una acción? Mantenimiento Proactivo: Estrategia que está dirigida a localizar las causas de falla y pretende controlarlas de tal forma que el efecto de la causa (desgaste) no aparezca. Programas de Mantenimiento Basados en Condición: Cuando se conjugan el Predictivo con el Proactivo. Mantenimiento Proactivo: !Nuevo enfoque! T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

8 MARCO TEÓRICO Beneficios Que Buscan Herramientas utilizadas Filosofías MANTENIMIENTO BASADO EN CONDICIÓN (CBM) MANTENIMIENTO PROACTIVO CAUSAS DE FALLA MONITOREO DE CONTAMINANTES EXTENSIÓN DE VIDA DE LA MAQUINARIA MANTENIMIENTO PREDICTIVO SÍNTOMAS DE FALLA ANÁLISIS DE PARTÍCULAS, DE VIBRACIÓN, DE TEMPERATURAS DETECCIÓN TEMPRANA T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

9 CBM Detección Diagnostico Confirmación Análisis Causa Raíz Correctivo Cojinetes Tribología Vibración Tribología Estudio Historial Requiere Cambios Preventivo/ Proactivo Reactivo Correctivo Componente sujeto a falla: Bearing in Gear Box El corazón en el cuerpo humano Comparación Entre Ud. y su motor Predictivo T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

10 Proactivo: Proactivo: Buscar la Causa/ Raíz: Análisis de la falla. ¿Esta limpio, seco, frío? ¿Esta bien lubricado? ¿Esta alineado y balanceado? Aceite inadecuado Desbalance Desalineamiento Humedad, calor, aire Partículas externas Repara Reemplaza Reconstruye Remueve T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Vibración excesiva. Oxidación del aceite. Cavitación Desgaste Discrepancias. Repetición del problema !Elimina el problema!

11 Mantenimiento Basado en Condición (CBM) Queremos pocas fallas a detectar Queremos alta sensibilidad en la detección temprana de todo tipo de fallas. Proactivo Predictivo T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION !Queremos estar localizando posibles fallas todo el tiempo!

12 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION ¿Con que Filosofías contamos? Mantenimiento Basado en Riesgos RBM. Mantenimiento Productivo Total TPM. Mantenimiento Centrado en Confiabilidad RCM.

13 Mantenimiento Basado en riesgos o de fallas (BM) Combina la probabilidad de que ocurra un evento no deseado con consecuencias de que ese evento que se traduce en: RIESGO: Probabilidad X Consecuencia de falla: COSTO esperado de la falla Para la Operación Tiempo muerto Perdida de producción Baja eficiencia Daños causados por la falla Para finanzas T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

14 Mantenimiento Productivo Total (TPM) Filosofía de mantenimiento japonesa iniciada en la década de los 70. Metas: Cero Averías y cero defectos Maximizar la eficiencia de los equipos, incorporando al personal de producción a las labores de auto mantenimiento. Objetivo: Maximizar la Efectividad Total de los Procesos Productivos eliminando sus pérdidas y el desperdicio, con la participación de todos los empleados. Estrategias de las 5 S: Seiri: Organización. Seiton: Orden. Seisou: Limpieza. Seiketsu: Pulcritud. Shitsuke: Disciplina. T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

15 Mantenimiento Centrado en Confiabilidad (RCM) ¿Es aceptable la confiabilidad de su activo? ¿Su misión es critica? ¿Puede cambiarse fácilmente? ¿Una mejora en el mantenimiento lograría el objetivo de confiabilidad? ¿Puede un rediseño lograr el objetivo? Trabajar hasta fallar Aplicar tácticas avanzadas de mantenimiento Aplicar rediseñoAplicar redundancia Mejora Continua SI NO T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Establece el proceso de las tareas de mantenimiento programado (preventivo) tratando de eliminar las causas de las fallas (proactivo), sobre las bases del conocimiento del estado de los equipos (predictivo)

16 Mantenimiento Basado en Confiabilidad (RBM) T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

17 Tribología y Tribología Aplicada Tribología: Ciencia que estudia la interrelación: Fricción Tribología Aplicada: Concepto que busca la interrelación : Desgaste Lubricación. Fabricante de Equipo Fabricante de Equipo Usuario Lubricante T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

18 Tu carro y la tribología ¿Es este? ¿O este? ¿Que buscas cuando vas a comprarlo? ¿Sabes que aceite debes colocarle? ¿Por qué tantos cambios? ¿Mantenimiento? !Solo agua y gasolina! ¿Cual gasolina? ¿Con o sin plomo?

19 ¿El Corazón?: !El Motor! Dispositivo formado por diversos elementos o conjunto mecánico, capaz de transformar la energía química de un combustible en energía mecánica de movimiento. Turbocargados Cojinetes y bocinas ( Cu, Pb, Fe, Cr) Turbocargados Cojinetes y bocinas ( Cu, Pb, Fe, Cr) Cilindros (Fe, Si) Cilindros (Fe, Si) Anillo de Pistones (Cr, Fe) Anillo de Pistones (Cr, Fe) Pistón (Al, Si) Pistón (Al, Si) Bocinas del Pasador de Pistón y del Arbol de Leva. (Cu ) Bocinas del Pasador de Pistón y del Arbol de Leva. (Cu ) Cojinetes Principales y de Bielas (Babbits) (Pb, Sn, Cu) Cojinetes Principales y de Bielas (Babbits) (Pb, Sn, Cu) Arandelas de Empuje del Cigüeñal (Al, Si) Arandelas de Empuje del Cigüeñal (Al, Si) T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

20 Partes del Motor Volante Distribuidor Cigüeñal Bujías Pistones Eje de Levas Válvulas Cárter T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

21 Cámara de Combustión/ Componentes básicos.

22 Motor a gasolina a 4 tiempos AdmisiónCompresiónPotenciaEscape AireEscape !OJO! Para un giro del cigüeñal, cada cilindro debe realizar 4 ciclos: 600 rpm en 20 centésimas de segundo 1200 rpm en 10 centésimas de segundo rpm en 3 centésimas de segundo T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

23 Un hombre talla 32 puede estar más preparado para un trabajo fuerte y dinámico que uno con talla 48. La cilindrada es una forma de representar el tamaño (talla) del motor. Nos da una idea del trabajo que es capaz de hacer, sin embargo no es concluyente. Cilindrada de un motor T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION ¿Es posible saber cuan fuerte es una persona por su talla de camisa y pantalón?

24 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Cilindrada y relación de compresión Cilindrada y relación de compresión Cilindrada: área del cilindro Carrera del pistón Cilindrada del motor: volumen de cilindros Relación de compresión: V máximo V mínimo Nota: Ambos datos los da el fabricante del vehículo

25 ¿Qué es, y cómo se interpretan el Torque y la Potencia de un motor? Con qué Rapidez (PULSO) y con que Fuerza (PRESIÓN) está trabajando nuestro corazón. Para medirlo, los ingenieros utilizan un banco ó freno dinamométrico que no es más que una instalación en la que el motor puede girar a toda su capacidad conectado mediante un eje a un freno o balanza que lo frena en forma gradual y mide la fuerza con que se está frenando. T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Con que Rapidez (POTENCIA) puede trabajar, y que tanta Fuerza (TORQUE) puede producir nuestro motor. Fuerza: Presión Sanguínea/ Torque. Rapidez: Pulso/ Potencia.

26 Se llama Torque máximo a la mayor cantidad de fuerza de giro que puede hacer el motor. La potencia indica la rapidez (velocidad) con que puede trabajar el motor. Mientras mayor sea el Torque máximo de un motor, más fuerte este es. La potencia máxima es el mayor número obtenido de multiplicar el Torque del motor por la velocidad de giro en que lo genera el cigueñal. Potencia = Torque x velocidad angular T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION La tendencia mundial es lograr motores con el Torque más alto posible en todas las revoluciones y principalmente al arrancar. Torque y Potencia

27 TRIBOLOGIA & INGENIERIA DE LUBRICACION 2.0 litros RT, litros RT, F3P 674 Transversal 4 en línea c. c. 9.7:1 95 hp / 5250 rpm 15.4/3.000 mkg/rpm Inyección Multipunto 1.8 litros Segunda Serie : F4P Transversal 4 en línea c. c. 9.8:1 120 hp / 5750 rpm 17.2/3.750 mkg/rpm Inyección directa Electrónica Multipunto Secuencial Tipo de Motor F3R DisposiciónTransversal No. de cilindros 4 en línea Cilindrada1.998 c. c. Relación de compresión 9.8:1 Potencia Máxima115 hp/rpm Torque17.5/3.500 mkg/rpm Alimentación Inyección Multipunto Fichas Técnicas Renault A mayor relación de compresión, mayor octanaje requerido.

28 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Tipo de motor: 4 cilindros, twincam, 16 válvulas Cilindrada: 1998 cc Potencia máxima: 128 caballos de rpm Torque máximo: rpm Peso neto: kilogramos (sincrónico) Tipo de motor: 4 cilindros, twincam, 16 válvulas Cilindrada: 1794 cc Potencia máxima: 180 caballos de rpm Torque máximo: rpm Peso neto: kilogramos (sincrónico) Menor peso total, mayor potencia máxima Relación peso potencia Relación peso-potencia: Si se divide el peso entre la potencia se tiene un indicador de los rendimientos que puede tener un vehículo. Tradicionalmente se entiende que por debajo de 10 kg/HP es un deportivo o un sedán muy rápido.

29 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Vehículos de este siglo XXI

30 NOx se generan a altas temperaturas dentro de la cámara. NOx al ambiente produce lluvia ácida, retarda crecimiento de las plantas. Consumen O2. CO producto de combustión incompleta, se une a la hemoglobina, reduce agudeza visual y dolores de pecho y cabeza bajo gran exposición HC producto de combustión incompleta, afecta sistema respiratorio, consumen O2 SOx promotor de lluvia ácida, afecciones respiratorias, afecta a las plantas (hojas pardas y quebradizas) PM, material particulado, hollín por el escape Control de Emisiones T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

31 Motores a Gasolina Emisiones controladas por el diseño del motor: EGR (escape alimentado de nuevo a la entrada). Medida de combustible (control mixto). Ventilación de cárter positiva(PCV). Tratamiento posterior de los gases de escape: Convertidor catalítico de tres vías (con controles sensoriales lambda de medida de combustible / inyección de combustible) Legislación Ambiental

32 Motores Diesel Emisiones controladas por el diseño del motor: Inyección IDI vs DI. Control electrónico de la inyección de combustible (EDC). Temperatura de entrada de aire (interenfriado). Recirculación de los gases de escape (EGR). Tratamiento posterior de los gases de escape: Catalítico. Trampas para partículas. Adicionalmente, los niveles de azufre se reducirán por legislación en el futuro. T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

33 Aire Fresco Aire sucio Sistema PCV: !Cuidado con el carro de la abuelita! "Positive Crankcase Ventilation, traducido literalmente sería "Ventilación Positiva de la Caja del Cigüeñal", pero generalmente se usa la traducción "Ventilación Positiva del Cárter". El sistema funciona así: la manguera que está conectada a la válvula P.C.V. realiza una succión o vacío con el objeto de absorber los gases contaminantes que se encuentran en el cárter. Además de éstos, también está succionando una cantidad de aire limpio que está entrando por el filtro de aire del sistema P.C.V.; en el interior del cárter, los gases contaminantes y el aire limpio de mezclan y son absorbidos en conjunto hacia el múltiple de admisión.

34 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION EGR: Sistema de recirculación de gases de escape. Es un sistema que introduce parte de los gases de escape en el colector de admisión. El propósito de este sistema es reducir la proporción de óxido de nitrógeno en los gases de escape, que se forman tanto más, cuanto más alta es la temperatura en la cámara de combustión. Con la recirculación de gas de escape se reduce esa temperatura de combustión. Al añadir una cierta cantidad de gas de escape, la atmósfera menos rica en oxígeno produce una combustión menos caliente, mezcla pobre, mejor economía de combustible. «exhaust gas recirculación»

35 El intercooler o post enfriador: Compuesto por un intercambiador de calor, ya que el aire que sale del turbo, caliente por la compresión, es enfriado desde aproximadamente 150°C a (40-50)°C, lo que produce un aumento de la densidad de aire. (aire más frió = aire más denso), que mejora la combustión consiguiendo mayor potencia frente al motor simplemente atmosférico. !Mas aire disponible! Turbocompresor: El régimen de giro del conjunto turbina-compresor puede alcanzar hasta rpm, y soportar temperaturas de más de 1000ºC. !Mas aire disponible! Turbocargador e intercooler T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

36 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Con los sistemas de inyección electrónicos y con los nuevos sensores, se mantiene mezcla estequimétrica a todo régimen. Los sensores de O2 (Sonda ), envian la señal al control electrónico (computadora), recibe una retroalimentación de su gestión (lazo cerrado) para ajustar la mezcla a 1 Catalizador y sensor de oxigeno: La pareja perfecta

37 Relación Aire/ Combustible Relación Aire/ Combustible: Estequimétrica: 15/ 1 Pobre: Mayor de 15 Rica: Menor a 15 Optima: (14.5 a 14.8) : Lambda Igual a 1: Estequimétrica 1.05 Mezcla pobre Mezcla rica. Mezclas Pobres: Mucho aire Economía de combustible Menor potencia Menos contaminación Mezclas ricas: Mucho combustible Alto consumo Mayor potencia Más contaminantes T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

38 Pb origina una reacción química que afecta el monolito fusionando sus orificios y evitando el flujo normal de los gases de escape, trayendo como consecuencia la pérdida de potencia y una elevación notable de la temperatura del motor. El sensor de oxigeno o sonda lambda también se ve afectado por el contenido de plomo de la gasolina, formándose a su alrededor una capa que le impide tomar las lecturas de los niveles de oxigeno en los gases de escape, acortando sensiblemente su vida útil y enviándole señales con valores incorrectos a la unidad de control electrónico. La vida media de un catalizador es de aproximadamente kilómetros. Plomo en el sistema catalizador de gases de escape

39 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION MTBE isooctano 2,2,4-trimetilpentano heptano El índice de octano es una escala arbitraria, en cuyos extremos se sitúan el n-heptano y el 2,2,4-trimetilpentano o iso-octano. Al primero se le asigna un poder antidetonante de 0, y al segundo, de 100. Así, por ejemplo, si una gasolina es de 95 octanos, esto quiere decir que detona lo mismo que una mezcla de 95% de isooctano y de 5% de n-heptano. CH 3 -C(CH 3 ) 2 -O-CH 3 Octanaje de las gasolinas Aditivos antidetonantes TEL: Tetraetilo de plomo. MTBE: Metil terbutil éter. MMT: Metil ciclopentadienil tricarbonilo de Mn. ETOH: Etanol. ISO-OCTANO: Trimetil Pentano.

40 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION ¿Recesión de válvulas? Follower Levas Resorte Válvula de movimiento vertical (C2H5)4Pb Pb + productos de combustión Nuevo aditivo: Sales de potasio (Lubrizol ADX-766M: Ciclohexil Butirato de potasio y otros aditivos dispersantes- sulfonatos) No aumenta capacidad antidetonante, su misión es lograr productos de su descomposición que se depositen sobre los asientos de las válvulas.. No esta claro aún. Otros: Sales de manganeso, sodio o fósforo, no esta claro su compatibilidad con la gasolina. ¿Recesión de asientos de válvulas? Solo vehículos antes del 85, con trabajo severo. ¿Pb metal blando, excelente Almohada sobre asientos y guias? No hay roce como tal, sino golpeteo por lo tanto, el Pb a nivel microscópico, no se adhiere se cae. Problema: Debido a la detonación (por alta compresión) se producía el fenómeno de recesión de válvulas y su quemado Temperatura a nivel de válvulas: (> 300°C)

41 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Pistón Impulsada Depósitos Anillos Un motor que gire a 600 r.p.m. (giros del cigüeñal), cada cilindro estará realizando los 4 ciclos en 20 centésimas de segundo. Si gira a 1200 r.p.m. lo hará en 10 centésimas de segundo (condición de ralentí). Si el motor llegara a acelerar hasta 4000 r.p.m., los 4 tiempos lo harán en solo ¡3 centésimas de segundo! (condición de aceleración brusca). Pistón-Camisa vs. TEL (C2H5)4Pb Pb + productos de combustión ¿Creen que el plomo metálico se podrá adherir a las paredes de la camisa? Entonces: ¿Para que los aditivos en el aceite? Temperatura a nivel de camisas/ anillos/ pistones ( )°C Entre más rápido se encuentre funcionando un motor, tendremos menos tiempo disponible para realizar la combustión de la mezcla y para lubricar las paredes de los cilindros.

42 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Contaminantes de gasolina GSP con MTBE AIRE + COMBUSTIBLE ====== > CO + CO2 + O2 + HC + H2O + N2 + NOx ( bajo carga) Motores sin catalizador CO 1-2 % CO2 > 13% O2 < 2% HC < 300ppm NOx, depende de la condición de carga del motor. Problemas relacionados con el uso del MTBE en el combustible Probable carcinógeno que causa dolores de cabeza, náusea, vértigo, ansiedad, e incapacidad para concentrarse Aumenta las emisiones de NOx en el aire entre un 4% y un 15%. Ingrediente principal del Smog y el ozono a nivel del suelo. Aumenta las emisiones del formaldehído entre un 20% y un 75%.. Puede causar cáncer del riñón y de la tiroides si se consume el agua contaminada. Puede aumentar el desgaste en el motor y oxidación y corrosión internas. Sus efectos neurotoxicos pueden adormecer al conductor del automóvil.

43 TRIBOLOGIA & INGENIERIA DE LUBRICACION Soluble en agua y volátil: Al evaporarse la gasolina se disuelve en el agua de lluvia contaminando las aguas de ríos, lagos, mares y hasta las aguas subterráneas. Residual: No degradable. MTBE en la gasolina: 15% (15:100) MTBE máximo en agua potable: 5 ppb (5:1 billón) Contaminación de gasolinas GSP El MTBE.

44 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Ahora: ¿Que? El 20 de marzo del 2002: Estados de USA comienzan a sustituir e MTBE de las gasolinas, dado pruebas de altos índices de este componente en las aguas potables (27% de pozos y fuentes de aguas urbanas). EPA (Agencia de Protección Ambiental) comienza presiones ante el Congreso de USA. Última Noticia: El Congreso de USA, a través de EPA y CARB prohíben definitivamente, el uso del MTBE en las gasolinas oxigenadas en todos los Estados Unidos, a partir del 31 de diciembre del Nuevas propuestas para aditivo antidetonante: TAME: ter-amil-metil-eter TBA: ter-butil-alcohol Iso-octano: trimetil-pentano. !ETANOL!: Producto de la destilación del Maíz y caña de azúcar

45 Cambios en el aceite de mi Motor T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

46 Reducir la fricción Evacuar el calor Reducir el desgaste Evacuar contaminantes Prevenir la corrosión Soportar carga LUBRICANTE T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

47 Sistemas de Certificación y Calidad Tripartita ASTM American Society for Testing and Materials Define los Métodos de Prueba y Ensayos SAE Society of Automotive Engineers Define las Necesidades API American Petroleum Institute Desarrolla el Lenguaje del Consumidor O B S O L E T O T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

48 Sistema de Clasificación API Nivel de Servicio Gasolina, S Spark Servicio Gasolina, S Spark Servicio Diesel, C Compresión Comercial Diesel, C Compresión Comercial Combinaciones: Gasolina S_ / C_ Diesel C_ / S_ Combinaciones: Gasolina S_ / C_ Diesel C_ / S_ T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

49 Sistema de Clasificación API - ASTM Gasolina - -SAFluido mineral puro, año SBAntioxidante - Antidesgaste, año SCRequerimientos año SDRequerimientos año SERequerimientos año SFRequerimientos año SGRequerimientos año SHRequerimientos año SJRequerimientos año SLRequerimientos año SM Requerimiento año 2004 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

50 Sistema de Clasificación API - ASTM Diesel - -CARequerimientos año CBRequerimientos año CCRequerimientos año CDRequerimientos año CERequerimientos año CF 4Requerimientos año CF 2Requerimientos año CG 4Requerimientos año CH 4Requerimientos año CI 4 Requerimientos año 2007 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

51 Sistema de Clasificación SAE Viscosidad SAE Monogrados Verano SAE 20 SAE 30 SAE 40 SAE 50 Monogrados Verano SAE 20 SAE 30 SAE 40 SAE 50 Monogrados Invierno SAE 5W SAE 10W SAE 15W SAE 20W Monogrados Invierno SAE 5W SAE 10W SAE 15W SAE 20W Multigrados SAE 5W- 30 SAE 10W- 30 SAE 15W- 40 SAE 20W- 40 SAE 20W- 50 Multigrados SAE 5W- 30 SAE 10W- 30 SAE 15W- 40 SAE 20W- 40 SAE 20W- 50 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

52 Comportamiento del Monogrado vs Multigrado T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Grado SAE W-40 20W-50 Viscosidad Cinemática, cSt 40C 100 C 150 C 230 C ,4 4,3 1, ,5 4,9 1, ,0 5,8 2, ,5 5,6 2, ,0 6,8 2,2 Temperatura en encendido: (15-30)ºC Temperatura de operación: (80-150)ºC

53 Sistema de Certificación y Calidad Nuevo Sistema Mundial CMA Fabricantes De Aditivos Código Practicas (MTAC) EOLCS (CMA - API -AMMA) Incluye API-ASTM-SAE ILSAC (AAMA - JAMA) Fabricantes de Motores EELQMS (ACEA-ATIEL) ATC (CMA)-CEC (ASTM) SAE (AAMA - EMA) Definición de Necesidades JASO-API-ISO- TISI (ACEA - ILSAC-NMMA- ATIEL) Fabricantes de Motores T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

54 Paradigmas, Mitos y Expresiones del Público Ese es el aceite recomendado para mi vehículo El aceite mientras mas grueso mejor El bombero es el que mas sabe de aceites Cambiar el aceite todos los meses Hay que agregar aditivos para mejorar el aceite Al cambiar de viscosidad no ocurre nada Los aceites se evaporan Los aceites multigrados tumban la presión El aceite se pone negro Agregar grafito para que lubrique mejor El aceite de gasolina se usa en gasoil Ese aceite se ve muy aguaito ó esta muy espeso ¿Quién tiene la razón? T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

55 ¿Que mas afecta el desempeño de mi motor? T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION Si ya utilizo el aceite y la gasolina adecuada… ¿Que pasa con mi motor?

56 ¿Contaminantes? !No están por que no los veo! ESTUDIO DE FALLAS El ojo humano solo percibe partículas mayores a 40 Un grano de polvo mide de 0,5 a 10 Desgaste abrasivo Niveles de tolerancias (3 a 5 ) T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

57 Concentración de polvo (mgrs/ m³) RESIDENCIAL INDUSTRIAL AUTOPISTA AGRICULTURA CAMINO DE TIERRA COLUMNA DE VEHICULOS EN CAMINO DE TIERRA CANTERASTORMENTA DE ARENA Polvo en el ambiente T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

58 Contaminante EquipoLubricante PartículasDesgaste abrasivo Oxidación catalítica Fatiga de superficies HumedadOxidaciónOxidación Disminución de la película Lavado de aditivos AireaciónCavitaciónOxidación Disminución de la películaFalla terminal BarnicesEspuma CalorDisminución de la películaFalla de viscosidad BarnicesOxidación Nota: Tomado de un artículo de Kenneth J.O¨Donnell, Boeing A&M- Kent Space Center Contaminante/ Efecto sobre el equipo y su lubricante En todos los casos hay un factor en común : !OXIDACIÓN DEL ACEITE! T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

59 Impacto en el sistema de lubricación. sludge/ lodo suciedad, mugre saturación del filtro causa de desgaste !Contaminación! Orgánica Hollín Productos de combustión H 2 O Combustible Inorgánica Polvo Metal Materiales de las juntas o sellos Aditivos desgastados T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

60 Adhesión Abrasión Erosión Fatiga Causas de disminución de la vida útil de un equipo T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

61 !ANALISIS DE ACEITE! CONDICIONES DE EQUIPO ANALISIS ESPECTOMETRICOS FERROGRAFIA ANALISIS DE RESIDUO CONTEO DE PARTICULAS CONDICION DEL LUBRICANTE INFRARROJO VISCOSIDAD TBN/TAN PTO. INFLAMACION T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION ¿Cómo saber el estado de desgaste de mi motor?

62 ¿Desgaste? Métodos Analíticos Análisis Espectrométrico Ferrografía y Filter Debris / / Detectores de Partículas Inspección Visual Filtros de Aceite Tamaño de Partículas Tendencia de Detección T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

63 EVALUACION DEL CONTENIDO DE METALES EN ACEITES USADOS Metales de Desgaste Metales Aditivo FeHierro Mg Magnesio CuCobre Ca Calcio CrCromo Ba Bario PbPlomo P Fósforo SnEstaño Zn Cinc AlAluminio B Boro Metales Contaminación NiNíquel Metales Contaminación AgPlata Si Sílice MoMolibdeno Na Sodio TiTitanio VVanadio Ferrous Particles Near Exit are Submicroscopic NonFerrous & Weakly Magnetic Debris Deposit Randomly Non-Wetting Barrier Entry Region 60 mm x 24 mm Oil Flow Normal Rubbing Wear Severe Sliding WearCuttingWearGear Wear BearingWear Normal Machine Wear Excessive load/speed on sliding surface Misalignment or abrasive contamination Fatigue, scuffing or scoring of gear teeth Rolling contact failureFerrografía

64 Elementos Detectados por Análisis Espectrométrico Desgaste Metálico Partículas en el aceite producto de: Abrasión Corrosión Fricción. Contaminantes Se introducen en el aceite desde el exterior: Polvo Aditivos Son introducidos en el aceite por el fabricantes: Sales Organo- Metálicas T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

65 Análisis de aceite Análisis del Lubricante Condiciones de desgaste Equipo: Análisis Espectometricos Ferrografía Análisis de Residuo Conteo de Partículas Predictivo Condiciones del Lubricante: Infrarrojo Punto Inflamación. TAN. Viscosidad Proactivo T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

66 BANDAS DE ABSORCIÓN UTILES PARA MONITOREAR DEGRADACIÓN DEL ACEITE PROCESOREGIÓN (cm-1) OXIDACION 1720 NITRACION 1630, 1553 HOLLIN 3800, 1980 AGUA3450, 1640, 770 SULFATOS1160, 606 GLYCOL3370, 1087, 1043 COMBUSTIBLE3052, 1605, 874, 811, 748 FTIR T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

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68 Llamado también Condiciones de Monitoreo o de Tribología Aplicada es una vía para registrar ahorros adicionales ( hasta un 20%) sobre el mantenimiento preventivo Se basa en la predicción bajo condiciones de monitoreo y de fallas, usando técnicas No-Destructivas en un laboratorio certificado o en- sitio. Elaborar tendencias. !Este es el secreto! T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

69 ¿Solo tu vehículo?. ¿Las maquinarias bajo tu responsabilidad? Cambiar aceite por condición y no por tiempo. Conocer la condición del equipo de forma permanente. Programar mantenimiento. Controlar las causas de fallas. Mejorara la seguridad y la confiabilidad operacional. Incrementando las ganancias. !Protección del medio ambiente! Los programas de mantenimiento proactivo basados en análisis de aceites usados. T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

70 Aceites usados y Medio ambiente 5 litros quemados al ambiente contamina el aire que respira un adulto a lo largo de 3 años de su vida. 1 litro contamina 1 Millón de litros de agua. 5 litros cubren mtrs2 de agua. 5 litros matan la vida acuática en Km2. Según EPA los aceites usados contaminan: T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION

71 Conclusiones La protección del medio ambiente es empresa de todos. Beatriz leal de Rivas. Febrero 2004 T RIBOLOGIA & I NGENIERIA DE L UBRICACION


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