🟨 Ahondemos en la identificación de problemas mientras recorremos el panorama de la innovación y la ingeniería de precisión para examinar los fallos en los componentes de compresión de gas: esos contratiempos silenciosos que encierran valiosas lecciones. Con un análisis minucioso se pueden revelar las historias grabadas en estos componentes, cada falla constituye un capítulo en la narrativa más amplia del progreso. Se analizarán diversos factores, desde anomalías de fabricación hasta desafíos ambientales y tensiones operativas imprevistas. Esta columna pretende ofrecer una hoja de ruta para navegar por el complejo terreno de la mejora continua.
Por Jim Dettore
Existe cierto atractivo en prolongar los intervalos de cambio de aceite. Transmite una sensación de eficiencia, modernidad y progreso. Se ve bien en una hoja de cálculo, ya que se reducen los costos de mantenimiento, disminuye la compra de aceite y se reduce el volumen de residuos. Alguien en la dirección corporativa puede utilizar la palabra “optimización” en un informe trimestral.
Si bien es cierto que, a veces, extender los intervalos de cambio de aceite funciona, la incómoda realidad es que la mayoría de los fallos asociados a estas extensiones no se producen porque el aceite no haya resistido, sino porque el sistema no ha podido soportar las condiciones.
El aceite funciona más allá del entorno controlado de un laboratorio: circula por el interior de motores y compresores que aspiran aire, generan fugas de gases de combustión, producen calor, someten a cizallamiento a los modificadores de viscosidad y hacen circular cualquier contaminante que haya logrado eludir los filtros. Prolongar los intervalos de cambio de aceite centra la atención en cuánto tiempo el sistema puede proteger al aceite, en lugar de en cuánto tiempo puede sobrevivir el propio aceite.
El aceite desempeña múltiples funciones dentro de un motor, como la lubricación, la refrigeración, la suspensión de contaminantes, la neutralización de ácidos y la protección de superficies contra la corrosión. Cada una de estas funciones disminuye con el paso del tiempo. Al prolongar los intervalos de cambio, se extiende el periodo de agotamiento de los aditivos y se incrementan la oxidación, la nitración, la acumulación de insolubles, la circulación de contaminantes y el tiempo de exposición a estrés térmico.
La oxidación aumenta con la temperatura y la exposición al oxígeno. Este proceso provoca un aumento de la viscosidad, así como la formación de lodos, barnices y ácidos. La nitración, especialmente en motores de gas natural, aumenta con la entrada de gases de combustión en el cárter. Los óxidos de nitrógeno reaccionan con el aceite base y los aditivos, generando compuestos de degradación que favorecen la formación de barnices, la acumulación de ácidos y el agotamiento de los aditivos.
Los aditivos se consumen en el proceso: los detergentes neutralizan los ácidos, los dispersantes mantienen los contaminantes en suspensión, los agentes antidesgaste protegen las superficies en contacto y los antioxidantes ralentizan la descomposición química. Una vez agotados, no pueden recuperarse, ya que el aceite no se regenera dentro del motor.
El desgaste no aparece de la noche a la mañana, por el contrario, se acumula progresivamente con el tiempo. Muchos cojinetes de deslizamiento operan con un espesor de película de aceite que se mide en micras. Una micra es la millonésima parte de un metro. En ese rango de tamaño suelen encontrarse partículas finas de sílice, hollín, fragmentos de aditivos degradados y residuos de desgaste.
La separación se ve comprometida cuando el tamaño de las partículas se aproxima al espesor de la película lubricante. En ese punto, aumenta el contacto límite y comienzan a interactuar las asperezas superficiales. Una aspereza es una protuberancia microscópica en una superficie metálica, incluso una superficie que parece pulida presenta el aspecto de una cadena montañosa al observarla bajo aumento. Cuando la película de aceite se vuelve más fina, esas cimas entran en contacto y se inicia el desgaste.
El desgaste abrasivo de dos cuerpos se produce cuando las asperezas opuestas entran en contacto y se frotan o surcan entre sí. El desgaste abrasivo de tres cuerpos ocurre cuando una partícula dura queda atrapada entre dos superficies y actúa como una herramienta de corte. Los intervalos de cambio de aceite prolongados aumentan el tiempo que los contaminantes circulan por el sistema, lo que incrementa la probabilidad de interacciones abrasivas.
Los intervalos de cambio prolongados afectan directamente la integridad del sellado de los anillos del pistón en motores de compresión de gas. A medida que el aceite se hace más viejo, se forman depósitos en los alojamientos de los anillos, estos pierden movilidad y aumenta el paso de gases hacia el cárter. Este aumento en el paso de gases acelera la oxidación y la nitración, degradando aún más el aceite. Se genera un ciclo de retroalimentación, ya que la elevada presión en el cárter somete a mayor tensión las superficies de sellado y fomenta el consumo de aceite.
Existe una etapa en los motores con intervalos de cambio prolongados que no se manifiesta como un fallo catastrófico. En su lugar, al retirar la tapa de balancines, se observa que todos los componentes, desde los balancines hasta los puentes de válvulas, la parte inferior de la cabeza del pistón, las ranuras de los anillos, los árboles de levas, los contrapesos, las cavidades de retorno de aceite y las carcasas de la distribución, adquieren un color similar al de la cerveza oscura. A primera vista, parece inofensivo, pero nada más lejos de la realidad.
Ese residuo marrón es la manifestación visible de un envejecimiento químico que ha avanzado más allá de lo que indica el resumen del análisis de aceite. Los subproductos de la oxidación se polimerizan, los compuestos de nitración se acumulan y los sistemas dispersantes se acercan a la saturación. Cuando los dispersantes ya no pueden mantener eficazmente en suspensión los productos de degradación, estos comienzan a adherirse a las superficies metálicas calientes.
Entre los insolubles se incluyen el hollín, el material carbonoso, los productos de degradación de los aditivos, las partículas finas de desgaste y la contaminación ambiental. Muchas de estas partículas son extremadamente pequeñas y es posible que no alteren drásticamente la viscosidad ni provoquen un aumento repentino en los niveles de metales de desgaste. Sin técnicas como el conteo de partículas de alta resolución, la colorimetría de parches de membrana o el análisis detallado de tendencias mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), la acumulación de estas partículas finas puede pasar desapercibida o subestimarse.
Los subproductos de la nitración y los fragmentos de aceite oxidado también pueden recubrir las mallas de succión de la bomba de aceite. Cuando estas mallas se obstruyen parcialmente, la bomba debe realizar un mayor esfuerzo para aspirar el aceite. Pueden formarse bolsas de vapor localizadas en la entrada de la bomba, provocando cavitación. La cavitación genera implosiones microscópicas que erosionan las superficies metálicas y contribuyen al deterioro de los cojinetes. En algunos casos, la causa raíz no es la falta de volumen de aceite, sino la restricción causada por los subproductos de la degradación química.
Los informes estándar de análisis de aceite pueden mostrar que la viscosidad, el número base y los metales de desgaste se encuentran dentro de los límites establecidos. Estos límites son umbrales, no tendencias. La oxidación y la nitración pueden aumentar de forma constante sin llegar a superar los valores de alarma. Técnicamente, el aceite puede cumplir con las especificaciones aunque el margen de protección se esté reduciendo.
En las inspecciones de desmontaje de motores sometidos a programas agresivos de intervalos de cambio extendidos, se observa un patrón constante. Este patrón incluye la formación uniforme de barniz marrón, tendencias de nitración elevadas, niveles moderados pero crecientes de metales de desgaste, un historial de aumento de fugas de gases de combustión y una viscosidad estable hasta las etapas finales del ciclo. En estos casos, lo que ocurrió fue una erosión gradual del margen de seguridad, no un fallo repentino del aceite.
Para ampliar los intervalos de cambio de aceite de manera responsable es necesario tener disciplina. Las recomendaciones del fabricante constituyen un buen punto de partida. Comience tomando muestras en el punto de drenaje. A partir de ahí, evalúe un análisis completo que incluya viscosidad, oxidación, nitración, número base, número ácido, insolubles, recuento de partículas, silicio, hierro, plomo, cobre y dilución por combustible, según corresponda. Analice las tendencias, no datos aislados.
Si todo se mantiene estable, amplíe el intervalo moderadamente, vuelva a tomar una muestra en el nuevo plazo, confirme la estabilidad, continúe con cautela y defina de antemano los umbrales para interrumpir el proceso. Se debe detener la extensión si la oxidación se acelera rápidamente, la nitración aumenta bruscamente o el recuento de partículas se eleva de forma desproporcionada.
El objetivo no es lograr el intervalo más largo posible, sino mantener una tasa de desgaste estable, preservar la estanqueidad, controlar la contaminación y prever con exactitud el momento de la revisión mayor. Una sola revisión prematura puede anular años de ahorro en aceite.
Las decisiones ejecutivas sobre los intervalos de cambio deben basarse en la integridad del sistema. Es necesario verificar la filtración de aire, eliminar las fugas en la admisión, asegurar la estabilidad de los sistemas de refrigeración, estandarizar los procedimientos de muestreo, garantizar que los laboratorios ofrezcan datos reproducibles y asegurar una interpretación competente.
Los intervalos de cambio de aceite son herramientas, no trofeos. Los cambios extendidos pueden reducir costos si se gestionan correctamente y se validan con datos. Si se gestionan mal, eliminan el margen de protección que evita fallos y aceleran el desgaste de forma silenciosa. El aceite no miente, pero requiere una interpretación disciplinada.
Este análisis sobre los intervalos de cambio extendidos es solo una parte de un panorama más amplio. En la tercera parte de esta serie, examinaremos la práctica de renovar parcialmente el aceite y el almacenamiento de aceite en grandes cantidades. El aceite limpio no se mantiene limpio por sí solo. La forma en que se almacena, filtra, expone al espacio de cabeza (aire sobre el aceite) y transfiere al motor puede influir significativamente en la oxidación, la nitración y la carga de contaminantes incluso antes de registrar la primera hora de funcionamiento. Exploraremos la absorción de gases, el control de la humedad, la estrategia de filtración y los cambios químicos sutiles que pueden comprometer silenciosamente el aceite mucho antes de que llegue a un rodamiento.
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SOBRE EL AUTOR
Jim Dettore es presidente de Failure Analysis Services Inc. y es reconocido por su experiencia, así como por la calidad y profundidad de sus programas de formación y consultoría en análisis de fallos. La formación de Jim incluye una amplia capacitación técnica y gerencial, incluyendo la certificación “Cinturón Negro” (Black Belt) en la metodología LEAN CPS 6 Sigma. Puede contactarlo por correo electrónico en [email protected].
