criticidadwpJim Fitch, Noria Corporation. Traducido por Francisco J. Páez Alfonzo, Noria Latin America

Publicado en Machinery Lubrication (4/2014)

En un número anterior de Machinery Lubrication, se analizó el concepto de la criticidad total de la maquinaria (OMC, por sus siglas en inglés) y su importancia en un amplio rango de decisiones relacionadas con la lubricación de la maquinaria y el análisis del lubricante. Estas decisiones, cuando se optimizan, definen el estado óptimo de referencia (ORS, por sus siglas en inglés) deseado, para alcanzar los objetivos de confiabilidad de la maquinaria. Es obvio que las decisiones inteligentes de mantenimiento requieren de una elevada sensibilidad de la probabilidad y las consecuencias de falla de una máquina.

Sin embargo, cuando un lubricante falla, hay consecuencias que son, al menos inicialmente, independientes de la falla de la máquina. Entre estas se incluyen el costo de remplazo del lubricante (materiales, mano de obra, lavado, etc.) y el tiempo de paro asociado.  Estos costos existen en una máquina perfectamente sana y operativa. Por supuesto, la no sustitución oportuna de un lubricante deteriorado, invariablemente llevará a consecuencias nefastas por falla de la maquinaria. Para algunas máquinas, estos eventos en cascada producen enormes daños colaterales y dificultades financieras a la organización.

Criticidad de la máquina vs. criticidad del lubricante

La figura 1 muestra la relación entre las fallas de la máquina y las del lubricante. Del lado izquierdo están las causas comunes de las fallas del lubricante y de la máquina. Por ejemplo, el calor, la aireación y los contaminantes son conocidos por ser altamente dañinos para el lubricante. De igual manera, la sobrecarga, el desalineamiento y la contaminación pueden abruptamente hacer que la máquina falle. Observe cómo la contaminación no solo hace que el lubricante falle, también puede hacer que la máquina falle directamente sin haber dañado primero al lubricante. Se puede pensar que el lubricante es cómplice por transportar los contaminantes hacia las superficies críticas de la máquina. Cuando un lubricante falla, hay un peligro inminente de que la máquina falle, de ahí se desprende la flecha hacia abajo, de la falla del lubricante hacia la falla de la máquina.

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Figura 1. La relación entre la criticidad de la máquina y la criticidad del lubricante 

Lo mejor no es solo hacer una lista con las causas de falla, sino clasificarlas en términos de probabilidad y severidad; esto ayuda a asignar los recursos por prioridad. A partir de la falla del lubricante y de la máquina se generan consecuencias específicas, las cuales se listan del lado derecho de la figura 1. Nuevamente, estas consecuencias son mutuamente exclusivas. Las consecuencias de la falla de lubricante incluyen los costos por remplazo del lubricante, el tiempo de paro durante el cambio del lubricante, la mano de obra para cambiar el lubricante y los costos por lavar la máquina. Las consecuencias por falla de la máquina están relacionadas con la seguridad, refacciones, mano de obra para reparar y el paro (por ejemplo, pérdidas de producción).

Existen ligeras combinaciones de estas consecuencias de falla. Por ejemplo, una falla del lubricante puede causar la falla completa o solo parcial de la máquina, como la disminución de la vida útil remanente de la máquina (RUL, por sus siglas en inglés) de 80 a 40 por ciento. O a la inversa, cuando una máquina (o uno de sus componentes) falla debido a causas mecánicas, el calor y las partículas metálicas de desgaste pueden parcial o completamente destruir el lubricante.

Calculando la criticidad global del lubricante

La criticidad global del lubricante (OLC, por sus siglas en inglés) define la importancia de la salud y vida en servicio del lubricante influenciadas por la probabilidad de una falla prematura del lubricante y de las consecuencias probables (tanto para el lubricante como para la máquina). En la figura 2 se muestra el método propuesto para calcular la OLC. Como muchos métodos, el enfoque no es una ciencia exacta, sin embargo, se fundamenta en principios sólidos de tribología y confiabilidad de la máquina.

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Figura 2. Método propuesto para calcular la criticidad global del lubricante

El cálculo es bastante simple. La criticidad global del lubricante es igual a la criticidad global de la máquina más el producto de la multiplicación del factor de criticidad del lubricante (LCF, por sus siglas en inglés) por el factor de ocurrencia por degradación (DOF, por sus siglas en inglés). La OLC se escala de 1 a 100. Todos los valores calculados que den por encima de 100 se ajusta al máximo predeterminado de 100.

Como se mencionó anteriormente, la OMC fue analizada en detalle en la edición de marzo-abril del 2013 de Machinery Lubrication. Es el producto resultante de la multiplicación del factor de ocurrencia de falla (FOF, por sus siglas en inglés), que es la probabilidad de falla de la máquina, y el factor de criticidad de la máquina (MCF, por sus siglas en inglés), que son las consecuencias de la falla de la máquina. La matriz es mostrada en la figura 3.

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Figura 3. La matriz de criticidad global de la máquina (OMC) incluye el factor de criticidad de la máquina en el eje de las X, y el factor de ocurrencia de falla en el eje de las Y, cada una representada por un color diferente.

Debido a que las fallas del lubricante son causas comunes de falla de la máquina, no es de extrañar que la OMC desempeña un rol significativo en el cálculo de la criticidad global del lubricante.

Factor de criticidad del lubricante (LCF)

El LCF define las consecuencias económicas específicas de la falla del lubricante separado de las consecuencias de falla de la máquina. Está influenciado por el costo del lubricante, el costo de paro por cambio de lubricante, el costo del lavado y los costos por la alteración del sistema (por ejemplo, efecto pecera). Por ejemplo, las máquinas que utilizan una gran cantidad de lubricante de alto desempeño y costoso, es comprensible que tengan un alto valor de LCF. Esto es normal para los sistemas de lubricación de las turbinas de las plantas de generación de energía que tienen inversiones en lubricante en el rango de cientos de miles de dólares. En tales casos, el costo de un fallo prematuro del lubricante puede ser enorme, sin mencionar el potencial impacto en la confiabilidad de la máquina. Estudios realizados han demostrado que el verdadero costo de un cambio de aceite puede exceder hasta en más de 10 veces el costo aparente del cambio de aceite (mano de obra y costo del lubricante). El LCF se mueve en una escala subjetiva de 1 a 10, donde 10 representa una criticidad extremadamente alta.

Factor de ocurrencia por degradación (DOF)

El DOF define la probabilidad de una falla prematura del lubricante. Las condiciones que tienen influencia en esta probabilidad se mencionan a continuación. En conjunto, el DOF se mueve en una escala de 1 a 10.

Fortaleza del lubricante – Los lubricantes sintéticos y aquellos que muestran una mayor fortaleza en cuanto a estabilidad térmica y química, disminuyen el DOF.

Temperatura de operación – Lubricantes expuestos a altas temperaturas de operación, incluyendo puntos calientes, pueden experimentar una degradación acelerada por oxidación. La presencia de tales condiciones eleva el DOF.

Contaminación Los contaminantes como el agua, polvo, partículas metálicas, glicol, combustible, refrigerante, gases de proceso, etc., pueden acortar considerablemente la vida del lubricante. La exposición a tales contaminantes incrementa el DOF.

Volumen de lubricante y relleno – El volumen de aceite se refiere a la cantidad de aditivos disponibles para controlar la degradación del lubricante, el tiempo estimado para completar el agotamiento de los aditivos y la densidad de los contaminantes. En condiciones normales, puede tomar años el agotamiento de los aditivos en sistemas que contienen miles de litros de lubricante. El relleno se refiere a la introducción de aditivos y base lubricante nuevas. Los nuevos aditivos reponen los agotados, y la nueva base lubricante diluye los contaminantes pre-existentes. Altos volúmenes y rellenos de lubricante disminuyen el DOF.

Armado con la OMC y la OLC, el profesional de confiabilidad y lubricación tiene los fundamentos necesarios para hacer un mejor diseño de programas de lubricación y de análisis del lubricante para el monitoreo de condición de las máquinas. Mientras se pueden requerir algunos supuestos, utilizando este método se pueden evitar supuestos irracionales. A su vez, se pueden evitar grandes desperdicios y una pobre confiabilidad.

El objetivo es optimizar las decisiones de confiabilidad y mantenimiento. Es comprensible que las mejores prácticas varíen considerablemente de una máquina a otra. La lubricación de precisión es otra forma de decir que la misma talla no sirve para todos. Aprenda cómo Noria puede ayudarlo a transformar su programa de análisis de lubricantes.