Para aquellos que luchan por la confiabilidad basada en la lubricación (CBL), más del 95 por ciento de las oportunidades se presentan prestando especial atención a los «cuatro grandes». Estos son atributos críticos para el estado óptimo de referencia (ORS, por sus siglas en inglés) necesarios para lograr la excelencia en lubricación. Los «Cuatro Grandes » influyen de manera individual y colectiva en el estado de la lubricación, y pueden ser controlados de buena manera por los mantenedores de la maquinaria. Los “Cuatro Grandes” son bien conocidos, pero con frecuencia no se logran implementar correctamente. Ellos son:

Correcta selección del lubricante
Salud estable del lubricante
Control de contaminación
Abastecimiento y mantenimiento sostenido del nivel de lubricante adecuado

Los primeros tres se han visto beneficiados por la considerable atención que ha puesto sobre ellos la industria, especialmente en los últimos años. Por el contrario, el último ha pasado relativamente desapercibido, aun cuando no es menos importante. En este artículo nos centraremos especialmente en él.

En las últimas décadas, los investigadores han recopilado incontables listados que clasifican las principales causas de falla de la maquinaria. Los hemos publicado en la revista Machinery Lubrication. Las listas acreditan las causas de desgaste anormal de las máquinas a los sospechosos usuales: contaminación, sobrecalentamiento, desalineamiento, errores en la instalación, etc. Típicamente hay una categoría de causa raíz de lubricación que engloba a una o más de las causas que no pueden especificarse o nombrarse fácilmente. He visto que se usan términos como “lubricación inadecuada” y “lubricación incorrecta”.

Es comprensible que es difícil para los investigadores de fallas y analistas trazar la pista a la secuencia exacta de eventos que comenzaron con una o más causas raíz. Las evidencias de esas causas a menudo son destruidas en el transcurso de la falla o quedan encubiertas durante la limpieza o reparación. Habiendo llevado a cabo cientos de dichas investigaciones en el transcurso de los años, he aprendido que una causa raíz en particular que con mucha frecuencia es ignorada es la falta de lubricante.

81%

de los profesionales de a lubricación han visto los efectos de la falta de lubricante en sus plantas, de acuerdo con una encuesta efectuada en machinerylubrication.com

A pesar de que la mayoría de la gente conoce este principio y está consciente de la necesidad de abasto adecuado de lubricante, frecuentemente es ignorado porque la mayoría de las formas comunes de falta de lubricante se mantienen ocultas a la vista. Por ejemplo, ¿quién puede notar la fricción “casi seca” que acelera el desgaste cada vez que enciende el motor de un automóvil? Esta es una forma de falta de lubricante. No es una falla del tipo “muerte súbita”, pero de cualquier manera es un evento de desgaste acelerado. Cada vez que el desgaste controlado se sale de control, se pierde una oportunidad de prolongar la vida del componente e incrementar su confiabilidad.

La naturaleza de la falta de lubricante

Las máquinas no sólo necesitan contar con un poco de lubricante de cualquier tipo. Más bien, necesitan un abasto adecuado y sostenido del lubricante correcto. Adecuado no significa tan solo que esté mojado con aceite o que haya presencia de lubricante. La definición de “adecuado” varía un poco de una máquina a otra, pero no deja de ser un aspecto crítico. Las máquinas que operan a alta velocidad con película hidrodinámica completa tienen una necesidad mucho mayor y son las que se dañan más cuando les falta lubricante. Las máquinas que operan a bajas velocidades son más tolerantes cuando se restringe el abasto de lubricante. Incluso esas máquinas pueden fallar súbitamente cuando se presenta falla severa de lubricante.

La tabla 1 ilustra cómo los lubricantes llegan a las superficies de fricción de diversas maneras.

Las seis funciones principales de un aceite lubricante son: control de fricción, control de desgaste, control de temperatura, control de contaminación, control de corrosión y transmisión de fuerza y movimiento (hidráulicos). Cada una de estas funciones se afecta adversamente por las condiciones de falta de lubricante. Las más afectadas pueden ser el control de la fricción, del desgaste y de la temperatura. Aún una falta parcial de lubricante intensifica la generación de calor por fricción, también reduce el transporte del calor fuera de la zona de contacto. Esta es una condición compleja, autopropagante, que trae como resultado el colapso de la película de aceite, desgaste adhesivo, desgaste abrasivo y escoriación (Figura 1).

Figura 1. Falta de lubricante

En el caso de las grasas, el calor inducido por la falta de lubricante (por la fricción) en la zona de carga acelera el sangrado de la grasa, lo que hace más severa la escasez de lubricante. El calor hace que el aceite salga rápidamente del espesante de la grasa, causando volatilización y oxidación del aceite base, todo lo cual contribuye a resecar la grasa y provocar mayor carencia de lubricante.

El aceite lubricante necesita reforzarse, pues se pierde cuando el flujo se vuelve estático o restringido. El flujo de aceite aporta viscosidad para el soporte hidrodinámico. De hecho, la falta de un abasto adecuado de lubricante es funcionalmente equivalente a una viscosidad inadecuada desde el punto de vista de resistencia de la película.

El flujo de aceite también refresca aditivos críticos para las superficies de trabajo. Esta fuente de aditivos de reserva incluye aditivos antidesgaste, modificadores de fricción, inhibidores de corrosión y otros más. La falta de lubricante produce aumento de temperatura, que agota rápidamente los aditivos.

También sabemos que las partículas se propagan por sí mismas. Las partículas generan más partículas de desgaste por abrasión de tres cuerpos, fatiga de superficie y así sucesivamente. La disminución de flujo de aceite dificulta la salida de estas partículas de las zonas de fricción. El resultado es una condición de desgaste acelerado.

Por último, el aceite en movimiento sirve como un intercambiador de calor al desplazar el calor generado en las zonas de carga hacia el exterior de las paredes de la máquina, depósito de aceite o un lugar más frío. La cantidad de calor transferido está en función de la velocidad de flujo. La falta de lubricante afecta tanto el flujo como la transferencia de calor. Esto incrementa el esfuerzo térmico en el aceite y en la máquina.

Signos comunes de falta de lubricante

Cuando se enfrente a problemas crónicos de confiabilidad en su maquinaria, piense en los “Cuatro Grandes” y no se olvide del No. 4. Puede no ser el tipo de aceite, la edad del aceite o incluso la contaminación del lubricante, sino más bien la cantidad de éste. ¿Cómo puede saberlo? La gráfica 1 revela algunas señales comunes de falta de lubricante.

Ejemplos de falta de lubricante por tipo de máquina

La falta de lubricante puede presentarse de diversas maneras. La mayoría son controlables, pero algunas pocas no lo son. La siguiente lista abreviada identifica como ocurre la falta de lubricante en algunas máquinas comunes.

Motores de combustión interna

Arranques en seco – El aceite drena hacia el cárter cuando se apaga el motor. Al arrancarlo, las zonas de fricción (cojinetes del turbo, cojinetes de cigüeñal, block de válvulas, etc.) quedan momentáneamente sin lubricación.

Figura 2. Arranque en seco en motores de combustión interna

Arranques en frío – Condiciones climáticas invernales demoran el movimiento del aceite en el motor durante el arranque. Esto puede inducir aire en la línea de flujo debido a condiciones de baja temperatura en la línea de succión.
Baja presión de aceite – Puede tener numerosas causas, entre ellas cojinetes desgastados, desgaste de la bomba, lodos y frío extremo. La presión del aceite es la fuerza que impulsa el lubricante hacia las zonas que requieren lubricación.
Inyectores goteando – Este tipo de problema provoca que el combustible lave las paredes de los cilindros y afecte la lubricación entre los pistones, anillos y paredes de los cilindros.
Boquillas de pulverización y orificios obstruidos – Las boquillas y orificios dirigen el aceite hacia las paredes del cilindro, válvulas y otros componentes dinámicos. Los lodos y los contaminantes pueden obstruirlos y restringir el flujo de aceite.

Tabla 2. Señales comunes de falta de lubricante

Cojinetes planos radiales y de empuje

Problemas en la ranura de lubricación – Las ranuras de lubricación canalizan el lubricante hacia las zonas de carga. Las ranuras pueden obstruirse con partículas o lodo, limitando el flujo.
Flujo de aceite restringido – Los dispositivos de bombeo y levantadores pueden fallar mecánicamente. Esto también puede deberse a bajos niveles de aceite, alta viscosidad, aireación/espuma y bajas temperaturas.
Acumulación de lodos en el borde del cojinete – Pueden acumularse lodos en el borde del cojinete y restringir el suministro de aceite.

Rodamientos y cajas de engranajes

Nivel de aceite – Muchas aplicaciones con depósito húmedo requieren de un estricto control del nivel de aceite .

Figura 3. Típico mando de engranajes lubricado por salpique

Alta viscosidad – Muchos mecanismos alimentadores de aceite (anillos, collarines, levantadores de aceite, etc.) se ven perjudicados cuando la viscosidad del aceite es muy alta (aceite erróneo, baja temperatura, etc.). Los engranajes pueden formar canales en el aceite espeso, frío, interfiriendo con el salpique y en el funcionamiento de los dispositivos alimentadores.
Aireación y espuma – La contaminación con aire disminuye el movimiento del aceite y perjudica el desempeño de los dispositivos alimentadores de aceite (Figura 4).

Figura 4. Cómo la aireación retarda el abasto de aceite

Ejes no horizontales – Pueden causar fricción en el anillo e interferir con la alimentación de mecanismos elevadores/salpicadores.
Sedimentos del fondo y agua (BS&W) – Los BS&W desplazan el nivel de aceite. En ejes verticales, el rodamiento inferior puede estar completamente sumergido en los BS&W.
Lubricadores de nivel constante defectuosos – Esto puede deberse a la obstrucción de tuberías de conexión, errores de montaje (inclinado, ladeado, montado en el lado equivocado, etc.), mal ajuste del nivel, lubricador vacío, etc.

Figura 5. Errores de montaje de lubricadores de nivel constante

Deficiente marcado en visores de nivel – Los visores de nivel deben calibrarse exactamente al nivel de aceite correcto.
Montaje del nivel de aceite y problemas de visualización – Pueden ser difíciles de ver, montaje en cuellos de ganso, vidrio opaco/sucio, problemas de ventilación, etc.

Figura 6. ¿Qué está mal en esta imagen?

Sistemas de lubricación por circulación

Retornos de aceite restringidos – Los retornos de aceite tapados o parcialmente obstruidos dirigen el lubricante lejos del rodamiento o engranaje que está siendo lubricado. Algunas veces conocida como “lubricación por goteo y quemado”, esta condición comúnmente es causada por acumulación de lodos en las líneas de retorno por gravedad al tanque.
Bomba de aceite dañada – Cuando se desgasta la bomba, se pierde eficiencia volumétrica (pérdida de flujo).
Restricción en la línea de succión de la bomba – Los cedazos y líneas de alimentación pueden obstruirse o taparse. Esto puede airear el fluido, causar cavitación y provocar pérdida del cebado.
Obstrucción/restricción de conductos y boquillas de lubricación – La restricción en la alimentación de aceite causada por lodo, barniz y atascamiento de partículas puede provocar falta de lubricación en rodamientos y engranajes.

Figura 7. Obstrucción del flujo de aceite

Aire atrapado y espuma – Las bombas de aceite y medidores de flujo se desempeñan deficientemente (o fallan por completo) cuando se contaminan con aire (Figure 4).
Falta de medición de flujo – Componentes sensibles al abasto de aceite requieren de una constante medición de flujo de aceite.
Medidores de flujo defectuosos o descalibrados – Los medidores de flujo, dependiendo del tipo y aplicación, pueden presentar una variedad de problemas respecto a la calibración.
Baja presión de aceite – El aceite sigue el camino de menor resistencia. Rupturas en la línea y retornos abiertos hacen que el aceite no se dirija a los conductos con mayor resistencia y no llegue a los componentes que se desea lubricar.

Cadenas y engranajes abiertos

Ajuste inapropiado de lubricadores automáticos – Esto tiene que ver con la calibración del volumen de lubricante y frecuencia de aplicación.
Patrón de aspersión defectuoso – El aceite al ser aplicado necesita cubrir completamente la pieza objetivo. Las boquillas de aspersión pueden obstruirse o desajustarse (Figura 8).
Uniones de cadena pegadas – Muchas cadenas se llenan de residuos pegajosos, lo que evita que el aceite penetre en la interfaz del perno/buje.

Figura 8. Patrones de aspersión correctos en lubricación de dientes de engranajes abiertos

Falta de lubricante en sistemas de lubricación de un solo punto y multipuntos

Ajustes de reengrase incorrectos – Los ajustes del lubricador automático deben permitir que cada punto reciba el volumen correcto de grasa.
Bloqueo por grasa reseca – Esto se presenta al bombear la grasa. Bajo ciertas condiciones, se restringe el movimiento del espesante de la grasa. El aceite fluye, pero el espesante se queda atorado en los conductos o canales del componente (Figura 9).

Figura 9. Falta de lubricación por grasa reseca

Flujo por inyector defectuoso – Se debe a un ajuste incorrecto del inyector o desplazamiento deficiente del inyector.
Restricción de flujo en tuberías – Líneas excesivamente largas, líneas muy angostas, numerosos dobleces, ambiente muy frío o muy caliente, etc., pueden provocar bloqueo parcial o total del flujo de grasa.
Problemas en lubricadores de un solo punto – Incluye mal funcionamiento de los lubricadores.
Restricción de flujo en tuberías – Líneas excesivamente largas, líneas muy angostas, numerosos dobleces, ambiente muy frío o muy caliente, etc., pueden provocar bloqueo parcial o total del flujo de grasa.
Problemas en lubricadores de un solo punto – Incluye mal funcionamiento de los lubricadores por diversas causas.

Falta de lubricante por problemas de lubricación manual

Lubricación con pistola manual de engrasar – Incluye calibración inadecuada, mecanismo defectuoso, determinación de frecuencia de reengrase, incorrecto volumen de grasa, o deficiente procedimiento de lubricación.
Lubricación manual (aceite) – Podría tratarse de incorrecta frecuencia de lubricación, volumen o procedimiento.

El meollo del problema

La falta de lubricante es un destructor casi silencioso. Si bien hay signos reveladores, por lo general, no se reconocen ni se entienden. Por supuesto, hay diferentes grados de escasez de lubricante. Cuando es total, es súbita y flagrante. Sin embargo, cuando es parcial suele pasar desapercibida hasta que se produce la falla. Es entonces cuando se culpa falsamente a otros sospechosos (el rodamiento, el lubricante, el operador, etc.).

El abasto de lubricante de precisión es un atributo fundamental del estado óptimo de referencia y se incluye en cualquier especificación de ingeniería para la excelencia en lubricación. Es uno de los «Cuatro Grandes» y por lo tanto merece especial atención.

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