Cuando una máquina es puesta en operación por primera vez, hay un tiempo conocido como “periodo de asentamiento”. Durante este tiempo, la máquina genera partículas de desgaste conforme los componentes comienzan a moverse. Aunque hay diferentes opiniones acerca de los métodos y tiempos de asentamiento, se mantienen algunas constantes. Ciertas variables entran en juego, como los recubrimientos de las superficies, el tiempo que la máquina ha estado almacenada, y el lubricante utilizado. Balanceando todas estas variables, se logra que la máquina tenga menos averías durante la primera etapa de su vida.

La principal razón por la cual una máquina se deteriora es debido a la degradación de las superficies en contacto. Esto puede ocurrir por diversas razones con múltiples efectos para el resto de la máquina. Sin embargo, cuando una máquina es puesta en servicio, típicamente genera más desgaste de lo que generaría después de varios meses de uso. La tasa de generación de desgaste es alta al comienzo y declina con el paso del tiempo.

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De los profesionales de la lubricación dicen que el desgaste durante el periodo de asentamiento ha causado problemas en la maquinaria en sus plantas, de acuerdo con una reciente encuesta efectuada en MachineryLubrication.com

El desgaste por asentamiento puede variar dependiendo del acabado de la superficie de los componentes en contacto. El perfil de la superficie de los rodamientos y engranajes puede ser muy fino o muy rugoso dependiendo del proceso de acabado, así como de las características de carga que estos deben soportar. Las pequeñas irregularidades de la superficie, conocidas como asperezas, existen en todos los componentes. La profundidad y cantidad de esas asperezas hará la diferencia en el volumen inicial de desgaste que resultará durante el asentamiento.

En condiciones de película límite (sin película lubricante que separe las superficies), las asperezas entran en contacto entre sí con mayor frecuencia, conduciendo a un incremento en el desgaste y posible transferencia de metal de una superficie a otra. Esta transferencia de metal es común en el desgaste conocido como adhesivo, el cual ocurre cuando dos superficies están en contacto y continúan moviéndose una sobre la otra. Con más asperezas, la adhesión también es inicialmente alta durante la fase de asentamiento. Todo esto lleva a mayor fricción durante la etapa infantil de la máquina. Conforme las asperezas se reducen al tocarse entre sí, la fricción asociada con las superficies moviéndose una contra la otra disminuye ligeramente. Esta fricción es despreciable, pero causa un mayor consumo de energía durante la puesta en marcha.

Conforme la fricción disminuye y las asperezas comienzan a suavizarse durante la fase de asentamiento, se presenta una pequeña cantidad de pulido de los componentes de la máquina. Imagine el eje de una máquina, que gira dentro de un cojinete plano. Conforme las asperezas del cojinete entran en contacto con el eje, el perfil de la superficie del cojinete se vuelve más liso. El efecto de pulido resultante contribuye a un más alto nivel de partículas de desgaste, que se puede observar en una máquina cuando se pone en operación por primera vez. En casos extremos, donde el proceso de asentamiento se efectúa de forma incorrecta (excesivas cargas y velocidades y/o falta de lubricación), el efecto de pulido puede ser destructivo y escalar a desgaste abrasivo severo de dos cuerpos. Esto lleva a la pérdida del perfil de la superficie durante la infancia del componente.

Adicionalmente, las ondulaciones de la superficie pueden concentrar cargas en pequeñas áreas en contacto. Esos puntos altos o protuberancias se desgastan durante el periodo de asentamiento, permitiendo que la carga se distribuya en un área más grande. Posteriormente, la zona de desgaste por asentamiento (puntos altos) irá sanando.

Para moderar o controlar este pulido de la superficie, muchos usuarios utilizan diferentes lubricantes para reducir la cantidad de desgaste desarrollado durante las primeras semanas de vida útil de la máquina. El uso de cargas y velocidades moderadas también ayuda. Una estrategia incluye el uso de lubricantes con aditivos EP (extrema presión), lo que puede reducir la cantidad de asperezas y suavizar el perfil de la superficie. Conforme los aditivos EP se acumulan en la superficie de los componentes, producen una película química. Esta película contiene una pequeña cantidad del metal de la superficie, el cual se sacrifica. Conforme esta película entra en contacto, da como resultado un perfil más suave y una menor fricción sólida. Aunque esta técnica puede ayudar a controlar el problema de las asperezas, debe utilizarse con moderación, ya que los aditivos EP pueden ser químicamente agresivos y destruir algunos compuestos de metal suave, especialmente aleaciones que contienen cobre.

Otro método consiste en utilizar un aceite de viscosidad ligeramente menor durante la fase de asentamiento. Acompañado de una carga más ligera, ayuda a reducir la severidad del proceso de asentamiento con una menor producción de desgaste. A pesar de que este método funciona, también prolonga el periodo de asentamiento. Combinado con una reducción de la carga, puede causar problemas con los requerimientos del proceso o las metas de producción, por lo que se emplea más en situaciones en donde se cuenta con equipo de respaldo para compensar la pérdida en la capacidad de trabajo.

Otros piensan que las máquinas deben operarse en la misma manera en la que se espera que trabajen normalmente. Aunque típicamente este es el estándar en la industria, puede ocasionar la falla temprana de la máquina, especialmente si esta no se monitorea. Todas las máquinas generarán desgaste durante la fase de asentamiento; cómo administre usted esta fase determinará qué tan bien operará la máquina posteriormente.

La temperatura del aceite también influye durante el periodo de asentamiento. Por lo general se incrementará debido a la mayor fricción y se reducirá conforme las superficies se suavizan y las zonas de carga se amplían. Esto es común en cajas de engranajes grandes.

Como en todo monitoreo de partículas de desgaste, es importante observar la tasa de cambio y no sólo el volumen total de partículas de desgaste. Una muestra inicial de aceite de una máquina puede mostrar alta concentración de hierro por partículas provenientes del maquinado, que han sido dejadas en el interior de la máquina durante el proceso de ensamblaje. Después de una segunda muestra, la cual también puede dar un valor alto, el enfoque debe estar en la tasa de cambio en los metales. Es por esto que es importante registrar las horas transcurridas entre las muestras de lubricante, así como también lo es el registrar la cantidad de fluido añadido a la máquina.

Quizás el mejor ejemplo de asentamiento de un componente de la maquinaria nos lo da el motor estándar de un vehículo. Existen varios fluidos de asentamiento que ayudan a controlar el desgaste en cojinetes. Estos fluidos tienen por lo general una mayor concentración de aditivos y una viscosidad diferente a la del aceite de motor. Un motor nuevo por lo general se trabaja a una menor carga (menor velocidad) por un corto periodo de tiempo antes de que se considere que está en condiciones ideales. La mayoría de los motores son asentados en fábrica, antes de instalarse en el vehículo. Sin embargo, muchos mecánicos sustituyen o reconstruyen los motores y deben repetir este proceso para asegurar la salud del motor.

Un amigo mío experimentó esto de primera mano cuando estaba reconstruyendo el motor de su automóvil. Terminó de darle los toques finales al motor y lo encendió. Poco después, llevó el auto a la pista y el motor se dañó en la primera vuelta. Durante el desmontaje, descubrió que la mayoría de los cojinetes estaban deteriorados, por lo que determinó que fue por falta de lubricante. Dado que el período de asentamiento fue muy corto, el aceite no tuvo la oportunidad de generar la película química protectora en la superficie para asegurar su longevidad.

En la etapa inicial de la vida de una máquina, hay algunas cosas que se deben tener en cuenta. Debido al elevado nivel de asperezas, se producirán más fricción y desgaste. Conforme se reducen las asperezas, la nueva superficie se vuelve más pulida o lisa, lo que significa que ha concluido el período de asentamiento. Considere el uso de un fluido de asentamiento para ayudar a minimizar el riesgo de falla de la máquina y reducir la cantidad de desgaste que se genera durante este tiempo. Mediante un monitoreo constante de las partículas de desgaste, acompañado del entendimiento de las fuerzas que intervienen durante el periodo de asentamiento, puede asegurar que sus máquinas tendrán una vida más extensa y sufrirán menos averías

Referencias:

Salomon, G., DeGee, A.W.J. (1981). “The Running-in of Concentrated Steel Contacts: A System-oriented Approach”.
Heilmann, P., Rigney, D.S. (1981). “Running-in Processes Affecting Friction and Wear”.
Blau, P.J. (1981). “Studies of the Friction Transients During Break-in of Sliding Metals”.
Bloch, H.P. (2009). “Practical Lubrication for Industrial Facilities”. Fairmont Press Inc.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.