IMPACTO DEL DESGASTE SOBRE LOS MECANISMOS LUBRICADOS

El desgaste es sinónimo de improductividad y se define como la pérdida de material entre dos

superficies que se encuentran en movimiento relativo y que se manifiesta por su

funcionamiento errático, siendo necesario en la mayoría de los casos sacar de servicio el

equipo rotativo del cual hacen parte esencial, y cambiarle las piezas defectuosas. Las causas

del desgaste no siempre se pueden determinar, conllevando a que en muchos casos sea

imposible determinarlas aún cuando el mecanismo se haya lubricado correctamente. El

desgaste, cualquiera que sea su origen, finalmente conduce al contacto metal-metal entre las

superficies del mecanismo que se encuentran en movimiento relativo y se define como el

deterioro sufrido por ellas a causa de la intensidad de la interacción de sus rugosidades

superficiales; este tipo de desgaste puede llegar a ser crítico haciendo que las piezas de una

máquina pierdan sus tolerancias y el mecanismo funcione de una manera errática ó que fallen

catastróficamente quedando inservibles y causando consecuentemente costosos daños y

elevadas pérdidas en el sistema productivo de la empresa. En cualquier caso el desgaste de un

mecanismo es indeseable pero es imposible evitarlo ya que aun cuando se controlen las

causas que lo originan, no será factible evitar la fatiga del material ya que ésta es una

propiedad intrínseca de dicho material y conducirá a que finalmente el mecanismo se tenga

que reemplazar. Si se quiere que las máquinas alcancen sus mayores índices de productividad

es necesario lograr que los componentes que las constituyen se cambien por fatiga y no por

alguno de los muchos tipos de desgaste que se pueden presentar durante su explotación.

Tipos de desgaste

Las superficies de los mecanismos lubricados de una máquina se pueden desgastar por

causas que pueden ser intrínsecas al tipo de lubricante utilizado, a su tiempo de servicio, a

contaminantes presentes en el aceite cuyo origen puede ser de ellos mismos ó de fuentes

externas, a fallas intempestivas del sistema de lubricación, a sobrecargas debidas a problemas

mecánicos u operacionales, y en algunos pocos casos como resultado de una selección

incorrecta del equipo rotativo para el tipo de trabajo que va a desarrollar, a un mal diseño ó al

empleo de materiales inadecuados para las condiciones de operacionales de la máquina. Las

superficies correctamente lubricadas también se desgastan cuando se consume ó se rompe la

película límite en el caso de la lubricación límite y EHL y se conoce como desgaste adhesivo ó

del desprendimiento de dicha película de las rugosidades de las superficies metálicas cuando

se tienen condiciones de lubricación fluida; en este último caso el desgaste es leve y genera

partículas metálicas del orden de 1 a 2 μm y se denomina desgaste erosivo.

Los tipos de desgaste más comunes en orden de importancia son:

- Adhesivo.

- Erosivo.

- Corrosivo.

- Cavitación.

- Corrientes eléctricas.

- Fatiga superficial.

Adhesivo

Es el más crítico ya que en la mayoría de los casos da lugar a la falla catastrófica del

mecanismo lubricado quedando inservible y causando altas pérdidas en el proceso productivo.

Se presenta como resultado del contacto metal-metal entre las superficies del mecanismo

lubricado debido al adelgazamiento de la película lubricante en el caso de lubricación fluida ya

sea por la presencia de contaminantes en el aceite (agua, gases, combustibles, etc) ó a un bajo

nivel de aceite, baja viscosidad ó baja presión en el sistema de lubricación; un alto nivel de

aceite, una alta viscosidad y una alta presión en el sistema de lubricación también pueden dar

lugar al desgaste adhesivo debido a que el exceso de fricción fluida en el aceite incrementa la

temperatura de operación, haciendo que las superficies metálicas sometidas a fricción se

dilaten y rocen, rompiendo en un momento dado la película límite. En la lubricación EHL el

desgaste adhesivo se debe al rompimiento de la película límite formada por el aditivo EP del

lubricante utilizado.

En el desgaste adhesivo las superficies metálicas de las rugosidades se sueldan al no

estar interpuesto un elemento tribológico que las separe, como por ejemplo, un aceite ó una

grasa en la lubricación fluida ó la película límite formada por los aditivos de Extrema Presión

(EP) en la lubricación EHL; las crestas de las rugosidades aunque tengan la capacidad de

deformarse elásticamente no lo pueden hacer debido a que están soldadas y al seguir

actuando la carga transmitida por el mecanismo hace que se fracturen dando lugar al

desprendimiento de partículas ó fragmentos metálicos de diferentes tamaños; la energía

liberada incrementa la temperatura de operación haciendo que las superficies que se

encuentran en contacto metal-metal se aproximen aún más conduciendo finalmente a que el

mecanismo se agarrote y la máquina se detenga.

Cuando una máquina arranca ó para el desgaste adhesivo, en los mecanismos lubricados es

mínimo siempre y cuando la película limite se encuentre en óptimas condiciones, de lo

contrario será crítico, si ésta es escasa como resultado de la falta ó del agotamiento de los

aditivos antidesgaste en el lubricante, en el caso de la lubricación fluida ó de los aditivos

Extrema Presión, en la lubricación EHL, ó ya sea porque se está utilizando un lubricante

inadecuado ó porque su vida de servicio ha sobrepasado el tiempo máximo permisible. Este

tipo de desgaste en la mayoría de los elementos lubricados no se puede eliminar

completamente, pero si se puede reducir considerablemente mediante la utilización de

lubricantes que tengan óptimas propiedades de película límite. Cuando la lubricación es fluida

el lubricante debe contar con aditivos antidesgaste que trabajen en el proceso de arrancada y

parada de la máquina y en lubricación EHL con aditivos de EP que pueden ser ácidos grasos,

fósforo, azufre, cloro, bisulfuro de molibdeno, grafito, etc., dependiendo de la generación del

aditivo de EP. La única manera de evitar el desgaste adhesivo en el momento de la puesta en

marcha de los mecanismos de un equipo es cuando se utiliza la lubricación hidrostática, pero

en la práctica sería imposible y antieconómico colocárselo a todas las máquinas. Si se

eliminara el desgaste adhesivo en el momento de la puesta en marcha del equipo, la vida

disponible (Vd) de los mecanismos que lo constituyen sería mucho mayor que la esperada

(Ve).

Erosivo

Es la pérdida lenta de material en las rugosidades de las dos superficies que se encuentran en

movimiento relativo como resultado del impacto de partículas sólidas ó metálicas en

suspensión en un aceite que fluye a alta presión de un tamaño mucho menor que el mínimo

espesor de la película lubricante (ho). Las partículas aunque sean de menor tamaño al entrar

en la zona de alta presión no siguen un movimiento lineal sino que se desordenan chocando

con las rugosidades, es posible que cuando empiezan a chocar no causen desgaste, pero si

van fatigando las superficies hasta que finalmente dan lugar al desprendimiento de material; un

desgaste erosivo lento siempre estará presente aunque el aceite circule a baja presión ya que

ningún aceite es completamente limpio aún cuando cumpla con los estándares de limpieza de

la Norma ISO 4406 de acuerdo con el tipo de mecanismo lubricado. El desgaste erosivo se

puede presentar también, ya sea en lubricación fluida ó EHL , como resultado del empleo de un

aceite de una viscosidad mayor que la requerida debido a que el exceso de capas en la

película lubricante ”barren” la capa límite que se encuentra adherida a las superficies metálicas

haciendo que dichas capas las desgasten por erosión. Cuando se tienen condiciones de flujo

turbulento en la película lubricante se presenta el desgaste erosivo porque la película lubricante

se mueve con respecto a las rugosidades, esto se puede presentar como resultado de la

utilización de aceites con bajos Índices de Viscosidad que hacen que la viscosidad del aceite

se reduzca considerablemente a la temperatura de operación del equipo, más cuando ésta es

alta ó cuando se presentan elevados incrementos en la temperatura ambiente que hacen que

las condiciones de flujo de la película lubricante cambien de laminar a turbulento como

resultado del incremento en el Número Reynolds por encima de 2000.

Corrosivo

Puede ser consecuencia del ataque químico de los ácidos débiles que se forman en el proceso

de degradación normal del aceite, de la contaminación de éste con agua ó con ácidos del

medio ambiente ó de los ácidos fuertes debidos a la descomposición del aceite cuando está

sometido a altas temperaturas; en el primer caso el desgaste corrosivo es lento mientras que

en el segundo es crítico siendo por lo tanto la situación que más se debe controlar; tanto los

ácidos débiles como los fuertes dan lugar a la formación de ácido sulfúrico. El desgaste

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