UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios de

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios de Postgrado
Especialización en Diseño y Mantenimiento Industrial .
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO
DISEÑO DE UN MODELO DE GESTIÓN PARA EL LABORATORIO
DE ACEITES Y LUBRICANTES DE SIDOR C.A.
por
Osmari Chacón Gallango .
Octubre, 2005
2
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios de Postgrado
Especialización en Diseño y Mantenimiento Industrial .
DISEÑO DE UN MODELO DE GESTIÓN PARA EL LABORATORIO
DE ACEITES Y LUBRICANTES DE SIDOR C.A
Trabajo Especial de Grado presentado a la Universidad Simón Bolívar por :
Ing. Osmari Chacón Gallango
Como requisito parcial para optar al grado de
Especialista en Diseño y Mantenimiento Industrial
Con la asesoría de
Prof. Rosendo Huerta
Ing. Fernando Vicens
10 de octubre de 2005
i
ii
A Dios Todopoderoso
A la memoria de mi abuela, quien
siempre será mi guía y mi fuente de
inspiración.
A mi hija, quien siempre sabrá
que todo lo que hago en mi vida, lo
hago por ella.
A mi esposo por su apoyo y
comprensión.
A mi madre y a mi hermana, pilares
fundamentales de mi vida.
iii
AGRADECIMIENTOS
A la Gerencia de Mantenimiento por hacer posible esta oportunidad de crecimiento.
Al Ing. Fernando Vicens, y a los que apoyaron mi crecimiento profesional a través de
este trabajo.
Al Ing. Rosendo Huerta, por la ayuda y asesoría en la realización de este trabajo.
A la Universidad Simón Bolívar, ilustre casa de estudios.
A Idalba Correntin por su constante empuje, ayuda y orientación.
A Maybelin Mora y Maria Rebeca García analistas del laboratorio, por su tiempo y
colaboración.
A todas las demás personas que de alguna manera contribuyeron a la realización de
este trabajo.
A todos, mi más sincera gratitud.
iv
RESUMEN
Para efectuar el mantenimiento preventivo a los sistemas oleodinámicos, Sidor dispone de
un laboratorio donde se realizan ciertos análisis básicos a los aceites hidráulicos y de
lubricación. Este laboratorio es manejado por una empresa contratista (dado como
concesión), quien con el aporte de personal técnico lleva a cabo los análisis que se pueden
realizar con el pequeño inventario de equipos que se poseen en la actualidad, todos
propiedad de Sidor. La idea es diseñar los tipos de análisis a realizar a las muestras
dependiendo del tipo de aceite, el equipo que lo utiliza y su frecuencia de operación para
así poder determinar el estado de la máquina y detectar problemas futuros.
La importancia del laboratorio radica principalmente en evaluar las condiciones iniciales
del aceite nuevo, comparando con los certificados de calidad del proveedor y evaluar la
condición del aceite usado junto con el monitoreo de las vibraciones en los equipos
rotatorios que permitirá tener las herramientas precisas que conduzcan a la solución global
de problemas antes que pueden llegar a ser críticos.
Palabras Claves: alargar vida de equipos, monitoreo, análisis, control
v
INDICE GENERAL
APROBACIÓN DEL JURADO....................................................................................... i
DEDICATORIA ............................................................................................................. ii
AGRADECIMIENTOS ................................................................................................. iii
RESUMEN.................................................................................................................... iv
INDICE GENERAL ....................................................................................................... v
INDICE DE FIGURAS................................................................................................ viii
INTRODUCCIÓN .......................................................................................................... 1
CAPÍTULO I: FUNDAMENTOS TEÓRICOS ............................................................... 6
1.1
MANTENIMIENTO ....................................................................................... 6
1.2
FUNCIONES BÁSICAS DEL MANTENIMIENTO ....................................... 7
1.3
TIPOS DE MANTENIMIENTO……………………………………………….8
1.3.1 Mantenimiento Basado en la Rotura (MBR)……………………...……....8
1.3.2 Mantenimiento Basado en el Tiempo (MBT)………………………….....9
1.3.3 Mantenimiento Preventivo (MP) Efectivo……………………………….10
1.3.4 Mantenimiento Basado en la Condición (MBC)………………….……...11
1.3.5 Mantenimiento Proactivo…………...………………………………...…..12
1.4
TRIBOLOGIA ............................................................................................ ..13
1.4.1
Lubricante ............................................................................................. 13
1.4.2
Aditivos................................................................................................. 14
1.4.3 Contaminación……………………………………………………………16
1.4.4 El desgaste…………………………………………………………..........17
1.4.5.- Análisis de laboratorio…………...………………………….….…………18
CAPÍTULO II: DESARROLLO DEL MODELO ......................................................... 24
MISION.................................................................................................................... 24
VISION .................................................................................................................... 24
2.1 ALCANCE DE LA METODOLOGÍA................................................................ 24
2.2 METODOLOGÍA ............................................................................................... 25
2.2.1 Ampliación de la capacidad del laboratorio……………………….….…..26
vi
2.2.2. Manejo de los resultados obtenidos……………….……………………..26
2.2.3 Diseño de Indicadores……….…………………………………………...27
2.2.4 Selección de equipos a monitorear……………………………………….27
2.2.5 Análisis de laboratorio adecuados……………….……………………….27
2.2.6 Tiempo de respuesta del laboratorio……………….……………………..29
2.2.7 Evaluación económica por muestra…..…………………………………..29
2.2.8 Trabajar bajo normas establecidas…………….………………………….29
2.2.9 Inventario de insumos y materiales…………..………………………..….30
CAPÍTULO III: SITUACION ACTUAL ...................................................................... 31
3.1 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL...................... . 31
3.1.1 Capacidad del Laboratorio…….………………………..….….……….....31
3.1.2. Manejo de los resultados obtenidos……… ………………………….…..33
3.1.3 Indicadores de gestión……………………………….……………………33
3.1.4 Selección de equipos a monitorear………………………………………..38
3.1.5 Análisis de laboratorio adecuados.……………………………….……….39
3.1.6 Tiempo de respuesta del laboratorio.……………………………………..46
3.1.7 Evaluación económica por muestra …………………………………..….48
3.1.8 Trabajar bajo normas establecidas..………..………………………….….49
3.1.9 Inventario de insumos y materiales.……………………………………....49
3.2
FLUJOGRAMA
DEL
PROCESO
DE
LAS
ACCIONES
DEL
LABORATORIO…....……………………………………………….………50
3.3 MEDICIÓN DEL DESEMPEÑO DEL LABORATORIO……………………..51
3.4 SITUACIÓN ACTUAL SIDOR………………………..……………………….53
CAPÍTULO IV: APLICACIÓN DEL MODELO. ......................................................... 55
4.1 AMPLIACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL LABORATORIO………………….56
4.2 MANEJO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS ……………………………..58
4.3 INDICADORES DE GESTION…………………….……………………………58
4.4 SELECCIÓN DE EQUIPOS A MONITOREAR:…………………………….....60
4.5 ANÁLISIS DE LABORATORIO.…………………………………………...…..69
4.6 TIEMPO DE RESPUESTA DEL LABORATORIO………………………..…...72
4.7 EVALUACIÓN ECONÓMICA POR MUESTRA……………………..………..74
4.8 TRABAJAR BAJO NORMAS ESTABLECIDAS…………………………..…..74
4.9 INVENTARIO DE INSUMOS Y MATERIALES…………………..………….. 74
vii
CAPÍTULO V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. ................................... 75
5.1 CONCLUSIONES. .............................................................................................. 75
5.2 RECOMENDACIONES……………………………………………………………75
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………...77
viii
INDICE DE FIGURAS
Figura 1: Factores a monitorear para obtener el Programa de Laboratorio. ....................... 25
Figura 2: Plano actual del laboratorio de aceites............................................................... 32
Figura 3: Semáforo indicativo del estado del lubricante por gerencia de Sidor.................. 34
Figura 4: Indicadores de gestión. ID Ingeniería. ............................................................... 36
Figura 5: Distribución del estado de las muestras totales analizadas. ................................ 37
Figura 6: Estado de los equipos por área .......................................................................... 38
Figura 7: Determinación de agua por destilación. ............................................................. 39
Figura 8:ASTM D-95, esquema de la determinación de agua por destilación. .................. 40
Figura 9 : ASTM D-974, titulación para la determinación del TAN................................. 41
Figura 10: ASTM D-445. Viscosímetro Cinemático......................................................... 41
Figura 11:
Filtración y microscopio utilizado para el conteo visual de las partículas
contaminantes. ................................................................................................................. 44
Figura 12: ASTM D-925, punto de Inflamación. ............................................................. 45
Figura 13: Porcentaje de áreas con retraso en su entrega de resultados, mayor a 8 dias. .... 46
Figura 14: Porción representativa del retraso de la entrega de resultados. ......................... 47
Figura 15: Consumo promedio mensual en Bs. de materiales e insumos del laboratorio ... 48
Figura 16: Esquema de relación entre Laboratorio - Usuario. ........................................... 50
Figura 17: Prácticas de clase mundial............................................................................... 52
Figura 18: Situación mensual de los equipos en Sidor. ..................................................... 53
Figura 19: Promedio mensual de cumplimiento de entrega de muestras al laboratorio...... 54
Figura 20: Factores a monitorear para obtener el Programa de Laboratorio. ..................... 55
Figura 21: Plano propuesto de la ampliación del laboratorio de aceites............................. 57
Figura 22: Consumo de aceite por planta comparado con el IR......................................... 61
Figura 23: Diagrama porcentual del estado de las muestras de los equipos analizados en
Planta de Pellas, Agosto 2003-Julio 2005......................................................................... 64
Figura 24: Diagrama porcentual del estado de las muestras de los equipos analizados en
Midrex II, Agosto 2003-Julio 2005. ................................................................................. 65
Figura 25: Tendencia de partículas................................................................................... 66
Figura 26: Tendencia de Partículas................................................................................... 67
Figura 27: Selección de análisis de laboratorio a realizar y frecuencia de cada ensayo...... 71
Figura 28: Esquema propuesto de la relación entre Laboratorio - Usuario ........................ 73
ix
Figura 1: Consumo de aceite anual (Jul 04-Jun 05). ......................................................... 79
Figura 2: Reporte de los valores de los análisis de laboratorio .......................................... 82
Figura 3: Gráfico de tendencia de partículas..................................................................... 82
1
INTRODUCCIÓN
Aún en la actualidad, la mayoría de las empresas industriales siguen con la idea
de continuar sus programas de lubricación de manera sistemática y no predictiva, lo cual
como es obvio, conduce a altos costos de lubricación, de mantenimiento y a baja
confiabilidad de los equipos rotativos y de potencia. Cuando se lubrica bajo frecuencias
constantes (preventivo), puede suceder que entre un intervalo y otro el lubricante haya
estado sometido a condiciones diversas de operación como altas temperaturas, y
contaminantes (agua, sólidos y partículas metálicas) que afectan directamente la vida útil
de lubricantes y al realizar estos cambios durante períodos constantes no se pueda
determinar el grado ni la fuente de contaminación dentro del equipo . De esta manera
puede suceder que cuando se vaya a cambiar o reponer, sea un aceite ó una grasa, su
estado difiera del que tenía en otro período de lubricación, dando lugar por lo tanto que al
final de un período esté aún en óptimas condiciones y se deseche incrementando
innecesariamente los costos de lubricación y el impacto negativo sobre el ambiente o por
el contrario, se encuentre fuera de especificaciones, ya sea oxidado o altamente
contaminado, dando lugar a problemas de desgaste erosivo, abrasivo o adhesivo en los
elementos lubricados, incrementando de esta manera los costos de mantenimiento.
Por otra parte la conservación del medio ambiente está adquiriendo cada vez
mayor importancia, hasta tal punto que se está convirtiendo en un factor clave para la
competitividad de las empresas. Este creciente reconocimiento de la importancia de una
producción respetuosa del medio ambiente, tiene en cuenta los posibles impactos
asociados a los productos, no sólo durante su fabricación sino también durante su
consumo, ha aumentado el interés en el desarrollo de métodos para reducir los impactos
sobre el medio ambiente procurando mejoras al momento descartar el aceite lubricante.
En la actualidad se tienen muy buenas herramientas de monitoreo para predecir
con gran exactitud la condición de la película lubricante y del estado del producto, tanto
en aceites como en grasas, de tal manera que el lubricante se pueda seguir dejando en
2
servicio, se pueda recuperar ó se deseche de acuerdo a su estado real. En este caso el
personal de lubricación, en lugar de proceder a lubricar o a rellenar centrales de manera
automática y sin ningún análisis previo, debe analizar primero la condición y el estado de
lubricación con las herramientas de predicción que tenga disponibles (pruebas de campo
o laboratorios ) y según los resultados proceder de manera inmediata a tomar las acciones
necesarias para volver el sistema a su condición normal, revisando según el
comportamiento del equipo, el plan de inspección y las frecuencias de monitoreo que se
tengan establecidas.
En los actuales momentos para que una empresa sea competitiva tiene que tener
desarrollado indicadores, los cuales a la hora de establecerlos se debe tener muy presente
cual es su finalidad principal, la medición de parámetros, y como en toda medición es
imprescindible tener unas referencias o metas a alcanzar, estas metas se deben establecer
entre la gerencia, producción y mantenimiento, lo ideal es establecerlas en función a
estudios de benchmarking realizados sobre empresas del mismo sector.
Según el tipo de empresa y lo que se desee medir se deberán utilizar unos u otros
indicadores, pero siempre teniendo muy en cuenta que es lo que mide cada uno, los
indicadores han de ser claros, esto es, fácil de entender y de calcular.
Sidor, por ser una empresa con tan diferentes procesos productivos todos ellos dirigidos a
la producción de acero, desde su fase inicial en el proceso de reducción, pasando por la
aceración, hasta alcanzar los procesos finales de laminación en caliente de productos
largos y planos, laminación
en frío y darle el acabado final al producto con
recubrimientos especiales, sumándose en este recorrido los sistemas de servicios
industriales, posee un gran número de sistemas hidráulicos y de lubricación, contando
con una capacidad instalada total de 1.182.186 lts de aceite, ver anexo A.
EL LABORATORIO ANALISIS DE ACEITE
El laboratorio de predictivo (como se llama actualmente) realiza ciertos análisis
físico-químicos, únicamente a los aceites industriales usados, del tipo hidráulicos y de
3
lubricación de las máquinas productivas. En la actualidad no se tiene la capacidad para
analizar los aceites del área de transportes, la cual comprende los vehículos livianos y
pesados pertenecientes al área de Servicios Industriales,
así como tampoco puede
realizar ensayos de recepción ni análisis de grasas, por no contar con la capacidad física
en cuanto a equipos y recursos humanos capacitados para tal fin.
Los ensayos realizados actualmente en el laboratorio son los siguientes:
Contenido de humedad (ASTM D-95).
Punto de inflamación a copa abierta (ASTM D-92)
Contenido de acidez (ASTM D-974)
Viscosidad (ASTM D-445)
Conteo de partículas en forma visual.
Los análisis de laboratorio realizados a los aceites usados, se deben llevar a cabo
teniendo en cuenta una programación periódica de toma de muestras y reanalizar cuando
sea necesario, siendo el objetivo único, evaluar la condición del aceite, monitorear su
grado de contaminación y el nivel de desgaste que se está presentando en los diferentes
componentes del equipo, el cual si es anormal permitirá implementar acciones
correctivas, que eviten la parada no programada y el deterioro prematuro del equipo, así
como el poder alcanzar la vida útil diseñada por el fabricante. Los resultados finales se
reflejaran en una reducción significativa de los costos de mantenimiento.
Los daños en un equipo a causa del lubricante se pueden corregir con un
programa de mantenimiento preventivo basado en períodos fijos de cambios de aceite o
cambiarlo cuando se presente la condición de peligro, pero realmente no se está
reduciendo el daño o corrigiendo el problema y todo esto, a expensa de un alto consumo
de aceites.
Al realizar una recopilación de los modos de fallas mas frecuentes en los equipos,
se encuentra que al menos un modo de falla está asociado principalmente a:
o Alta Temperatura
o Bajo nivel de aceite
o Entradas de agua a los sistemas.
4
o Filtros inadecuados y/o tapados (by-pass abierto)
o Daños en los sellos de los equipos
o Falta de hermeticidad en los depósitos
Adicionalmente para establecer la posibilidad de prevenir o evitar una
interrupción a través de un programa de mantenimiento, es igual de importante poder
conocer cuáles modos de fallas de los sistemas que conforman las líneas productivas son
los que generan mayores impactos para así, utilizar mayores recursos en su prevención.
OBJETIVO GENERAL
El objetivo general de este trabajo es diseñar un modelo que reorganice la
gestión del laboratorio de aceites y lubricantes de Sidor.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Los objetivos específicos son los siguientes:
1.- Ampliar la capacidad física - operativa del laboratorio y diseñar nuevos ensayos a
realizar aumentando la eficiencia del mismo.
2.- Establecer la trazabilidad de las muestras que ingresan al laboratorio así como entrega
de resultado on-line, una vez realizado cada análisis.
3.- Diseñar indicadores que permitan medir (cuantificar) la gestión del laboratorio.
4.- Diseñar programas de análisis rutinarios y especiales según el tipo de producto y
criticidad del equipo dentro de planta.
5.- Rediseñar el programa de muestreo y ensayo según la capacidad de dar respuesta del
laboratorio.
6.- Establecer un sistema de ponderación económica por análisis realizado, el cual será
cargado al área usuaria, obteniendo así
recursos propios producto de su labor
permitiendo la subsistencia y mejora continua del laboratorio.
7.- Diseñar la plataforma de trabajo bajo las normas establecidas y lograr una
certificación de calidad.
5
8.- Establecer el inventario de insumos y materiales adecuados a las necesidades de
operación.
La metodología a utilizar en este proyecto, estará fundamentada en la
investigación de las mejores prácticas y normas a cumplir en cuanto a la realización de
los análisis de laboratorio que permitan evaluar realmente la condición del lubricante
nuevo o usado con la finalidad de aumentar la vida de los equipos, eliminar paradas
imprevistas (a causa del estado del lubricante) y disminuir consumos de lubricantes así
como los costos de lubricación.
Las normas a estudiar serán las normas mundialmente conocidas como las ASTM
(Sociedad Americana para Pruebas de Materiales) que permiten evaluar tanto las
propiedades físico-químicas del aceite nuevo como del aceite usado. Cada norma tiene un
método estandarizado, el cual debe ser el mismo, cualquiera sea el laboratorio donde se
lleve a cabo dicho análisis. Al mismo tiempo se implementaran procedimientos para la
aplicación de las diferentes técnicas para el monitoreo periódico así como el análisis de
espectrometría por emisión atómica (EA), absorción atómica (AA) o espectrometría
infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) , conteo de partículas y ferrografía
analítica para evaluar el cambio del estado del aceite.
También dentro de la metodología, se pretende llevar controladamente el histórico
de cada equipo de producción y las actividades ejecutadas para mejorar las acciones
recomendadas, de esta manera profundizar y establecer las condiciones que determinan
su desempeño y le permitan al mantenedor del equipo comenzar a generar los planes más
adecuados para alcanzar las mejores condiciones de trabajo, la disponibilidad para el
mantenimiento y su impacto en la gestión en términos de confiabilidad, disponibilidad,
costo e impacto en la calidad.
6
CAPÍTULO I
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
1.1 MANTENIMIENTO
Todos tenemos una idea general, más o menos precisa, de lo que es el
mantenimiento. Lo concebimos como todo el trabajo necesario para mantener en buen
estado de funcionamiento todo tipo de bienes, como los edificios y las máquinas. Se
puede decir que el mantenimiento nació con los primeros hombres. Desde el momento en
que el hombre busca cubrir su cuerpo de las inclemencias del tiempo, está haciendo
mantenimiento, el de su propia persona. Cuando el hombre buscó materias grasas para
engrasar los ejes de sus carretas, echó a andar las bases de los métodos que actualmente
se usan.
Una definición de Mantenimiento podría ser la siguiente: todas las actividades
desarrolladas con el fin de conservar las instalaciones y equipos en condiciones de
funcionamiento seguro, eficiente y económico.
Como un objetivo básico, el mantenimiento procura contribuir por todos los
medios disponibles a reducir, en lo posible, el costo final de la operación de la planta. De
este se desprende un objetivo técnico por el que se trata de conservar en condiciones de
funcionamiento seguro y eficiente todo el equipo, maquinaria y estructuras de
tratamiento.
7
1.2 FUNCIONES BÁSICAS DEL MANTENIMIENTO
El servicio de mantenimiento tiene cinco funciones básicas a saber: reparar,
mantener, preservar, mejorar y concebir los equipos, con los que la empresa desarrolla su
actividad.
Reparar: Es solucionar las averías que se producen en el equipo, para devolver al
mismo el estado de disponibilidad perdido a causa de la avería, en el menor tiempo y
con el menor costo posible. Para ello, se debe coordinar el uso de los recursos (mano de
obra y materiales), establecer los procedimientos y coordinar las prioridades con otros
departamentos.
Mantener: Es Planear la forma más adecuada de intervenir en el equipo, para que el
costo total del mantenimiento sea mínimo a corto plazo. De esta forma, se evitan las
averías y el mal funcionamiento de equipos e instalaciones a futuro, reduciendo el costo y
la cantidad de intervenciones. Para ello, se utilizan todos los medios disponibles, incluso
los estadísticos para determinar la frecuencia de revisiones, sustitución de partes claves,
probabilidad de aparición de averías, etc. La programación, el análisis de fallas, la
relación causa-efecto son herramientas fundamentales.
Preservar: Es realizar las intervenciones que exige el diseño del equipo para su correcta
conservación y así, poder alargar la vida útil de las máquinas e instalaciones, evitando su
desgaste mediante la generación de rutinas de engrase, limpieza y protección contra los
agentes erosivos y corrosivos.
Mejorar: Es modificar el diseño del equipo a la luz de la experiencia, para reducir el
costo del mantenimiento en el futuro. Comprende las actividades de todo tipo, tendientes
a eliminar las necesidades de mantenimiento (mejorar para no reparar) para corregir las
fallas de manera integral a mediano plazo mediante la modificación de elementos de
máquina, el planteo de nuevas alternativas de proceso o la revisión de los elementos
básicos de mantenimiento. Analizar la creación de valor mediante nuevas inversiones.
Concebir: Es participar en el diseño de los equipos, para transferir al diseñador la
experiencia y los conocimientos de las características de mantenimiento de los equipos
actuales. Esto asegura que, en el diseño de un nuevo equipo o en la modificación de uno
existente, se tengan en cuenta los factores que de una manera u otra inciden sobre la
mantenibilidad, tanto en lo que trata de evitar las fallas como en lo concerniente a
8
facilitar las operaciones de mantenimiento.
1.3 TIPOS DE MANTENIMIENTO
El desarrollo de las técnicas de mantenimiento ha sido el resultado de la necesidad de
adaptación a las nuevas demandas, provocando el surgimiento de diferentes opciones, a la
hora de la realización del mantenimiento en las industrias. Estas técnicas u opciones son:
•
Mantenimiento basado en la rotura (MBR).
•
Mantenimiento basado en el tiempo (MBT).
•
Mantenimiento basado en la condición (MBC).
1.3.1
Mantenimiento Basado en la Rotura (MBR)
El Mantenimiento basado en la rotura (MBR), consiste en esperar que se produzca
la avería para luego, reparar y restablecer la condición inicial en el menor tiempo
posible.
Un sistema de MBR para ser eficaz requiere:
•
Personal altamente entrenado.
•
Repuestos y subconjuntos disponibles.
•
Equipos y herramientas necesarios a pie de máquina para no demorar la
reparación.
El mantenimiento a la rotura se aplica cuando, la falla del equipo no afecta la
seguridad, el medio ambiente, ni los costos de la producción (los costos de la producción
incluyen descartes, producción perdida, pérdida de oportunidades, determinar el origen
de la falla y actuar en costos de calidad, etc.) salvo los propios de la reparación. Como
ejemplo, se puede citar el cambio de luminarias cuando éstas se queman.
9
1.3.2
Mantenimiento Basado en el Tiempo (MBT)
El Mantenimiento basado en el Tiempo (MBT), es el mantenimiento que se
realiza con frecuencias preestablecidas y durante dichos intervalos, no se efectúa ningún
otro tipo de mantenimiento a los equipos. Al ponerlo en práctica, generalmente se
sacrifica un valor residual en beneficio de la fiabilidad del sistema y de la oportunidad de
aplicación. La intensidad con que se aplique mejora la confiabilidad, pero aumenta
notoriamente los costos.
Para lograr un buen MBT, debemos disponer de:
•
Estadísticas de averías del equipo que sumadas a las recomendaciones del
proveedor, permitan determinar el período de recambio y/o reparación.
•
Un buen sistema de programación y manejo de la información.
•
Una adecuada política de subconjuntos.
Los equipos a nivel de subconjuntos, no siempre son evaluables con precisión.
Algunos parámetros claves pueden sufrir un deterioro gradual, sin que el mismo pueda
medirse con la tecnología existente. En otros casos aún cuando la evaluación sea posible,
la oportunidad de reparación sólo se encuentra en períodos bien definidos, como las
grandes paradas anuales. Por esta razón, estos equipos deben ser tratados con el concepto
de mantenimiento basado en el tiempo.
Criterios de selección:
Los equipos proclives a ser incorporados en un sistema MBT, deben cumplir con alguna
de las siguientes premisas:
•
Equipos que afecten la seguridad de las personas o de las instalaciones.
•
Equipos que afecten directamente la producción.
•
Equipos con escasas oportunidades para mantenerlos.
10
1.3.3
Mantenimiento Preventivo (MP) Efectivo
Para lograr un buen nivel de preventivo en una gestión de mantenimiento, se
necesita que se den elementos tales como:
•
Datos de equipos utilizados (inventario)
•
Asignar tipo de MP y criticidad a los equipos.
•
Desarrollo de una buena lista de inspección de equipos.
•
Desarrollo o utilización de sistema de órdenes de trabajo ( número de equipos,
lista de tareas, materiales, repuestos, destreza requerida, tiempo estimado, etc)
•
Implementación de rutas de MP (por áreas, definir actividad para equipos
operando o parado, frecuencia, tiempo total para cada ruta)
•
Elaboración o implementación del plan ( diario, semanal, trimestral, anual)
•
Mantener historia de equipos (permite ajustar el MP y asistir a ingeniería para
mejora de equipos
•
Aplicación de tecnología avanzada: computador, código de barra, etc.
Importancia de un buen historial:
Es vital tener un buen historial de los equipos y sus fallas, ya que esto nos
permitiría entre otras cosas:
•
Evaluación del funcionamiento de los equipos a lo largo del tiempo.
•
Identificación de fallas repetitivas.
•
Establecimiento de costo anual de reparación y comparación con los costos de
reemplazo.
•
Ajustar el esfuerzo de MP
•
Facilita proponer mejoras a los equipos.
Ventajas y desventajas del MBT
Ventajas:
•
Es fácil de programar y de controlar.
•
Reduce los tiempos de parada en relación al MBR
•
Reduce los costos respecto del MBR
11
Desventajas:
• Aun cuando se le practique con cierta intensidad, inevitablemente ocurren
algunas fallas.
• El MBT temporalmente aumenta el promedio de fallas ya que, cada
intervención genera un nuevo período de mortalidad infantil.
• Tiene tendencia a producir sobremantenimiento
• Para equipamiento complejo y moderno, el porcentaje de equipos a los que se
puede aplicar el MBT difícilmente supera el 10%.
•
Tiende a disminuir la disponibilidad, por el aumento del promedio de fallas y
el sobremantenimiento.
1.3.4
Mantenimiento Basado en la Condición (MBC)
El Mantenimiento Basado en la Condición (MBC), es el mantenimiento llevado a
cabo “en respuesta” a un deterioro significativo de una máquina, indicado a través de un
cambio de parámetros en el monitoreo de condición de la máquina. “No se efectúa ningún
mantenimiento mientras la condición no cambie”.
El estudio de los patrones de deterioro de equipos modernos y complejos nos
muestra que, son pocos los equipos a los cuales podemos aplicar el MBT. Por otra parte
la necesidad de bajar costos, el desarrollo de técnicas y equipos capaces de predecir con
gran seguridad el fin de la vida útil de un componente,
llevó a considerar al
mantenimiento basado en la condición como una herramienta de gran utilidad en la
gestión del mantenimiento.
Criterios de selección de equipos para el MBC
•
Que se vea afectada la seguridad.
•
Que se afecte directamente a la producción en forma considerable.
•
Equipos con alta participación en los costos totales.
•
Que haya sido desarrollada una técnica de diagnosis y que la misma sea
accesible.
•
Existencia de equipamiento adecuado y personal con idoneidad de
12
diagnosis.
1.3.5
•
Equipos con bajo costo de reparación frente al costo de rotura.
•
Que exista oportunidad de flexibilizar el momento de la reparación.
•
Equipos que por su complejidad no sigan el modelo de la curva de la bañera
Mantenimiento Proactivo
Con la aparición de las nuevas técnicas de control y el análisis que originan las diferentes
fallas de los mecanismos, se ha implementado una nueva tendencia del mantenimiento
llamado Mantenimiento Proactivo, el cual tiene que ver con prevenir la falla y a su vez
evitar, eliminar o minimizar las consecuencias.
Esta filosofía de mantenimiento persigue el conocimiento de la causa raíz de un problema
para eliminar por completo la aparición de averías. Por ejemplo, un acoplamiento
desalineado puede producir una vibración axial y una carga cíclica que cause una fatiga
constante en los rodamientos de apoyo del motor. Si nos limitamos a detectar el fallo de
los rodamientos y a sustituirlos en el momento que el deterioro sea notable, jamás
llegaremos a evitar este tipo de intervención. Sin embargo, el análisis de la causa raíz del
problema nos llevaría a diagnosticar no sólo un problema de deterioro en rodamientos,
sino además un problema de desalineación. Realizando una alineación de precisión en el
acoplamiento se conseguiría una mayor vida útil de los rodamientos del motor.
En definitiva, el análisis de causa raíz en Mantenimiento Proactivo utiliza las mismas
tecnologías que el Predictivo, para establecer modificaciones tanto constructivas como
operativas en los equipos de proceso.
Mantenimiento Proactivo, como la única estrategia que conduce a la excelencia,
permite determinar y reconocer las Causas de Falla de la maquinaria antes que estas se
conviertan en efecto (desgaste) y posteriormente en síntoma (vibración, temperatura,
ruido, etc.).
13
1.4 TRIBOLOGIA
La Tribología sobre la base de sus pilares fundamentales como la Lubricación, la
Fricción y el Desgaste, es un término que aparece como una rama inherente y
complementaria que lleva hacia el éxito y a un Mantenimiento Proactivo eficiente.
La Tribología es la ciencia y tecnología de la interacción entre superficies con
movimiento relativo, y las prácticas asociadas, tales como geometrías de los sistemas,
caudal de los fluidos intermedios, velocidades relativas, influencias de la presión y
temperaturas, procesos físicos y químicos de las superficies, cristalografía, metalografía,
con la única finalidad de dar soluciones a los problemas de lubricación, la fricción y el
desgaste entre los cuerpos.
1.4.1
Lubricante
El lubricante es un elemento de vital importancia en la maquinaria. Para muchos
es reconocido como “La Sangre del la Maquinaria” y realiza funciones de protección y
transmisión de fuerza. Para nosotros el lubricante es además una fuente de información.
El lubricante transporta y contiene las más importantes causas de falla de la
maquinaria y mediante el análisis de aceites podemos determinarlas y además establecer
las medidas para su control. Además el análisis de aceites nos permite determinar las
fallas en la etapa temprana en la mayoría de las ocasiones más rápido que la vibración.
Un lubricante puede ser un aceite o una grasa, para el tema en estudio trataremos a
los aceites lubricantes cuyo fin es el de transmitir potencia y/o de lubricación
propiamente dicho.
Un aceite lubricante está constituido por una base, la cual puede ser de origen
vegetal, mineral o sintética y una cierta cantidad de aditivos que le confieren propiedades
y características según su aplicación.
14
La base lubricante puede ser derivada del petróleo, sintética ó vegetal es el
componente más importante del aceite, define su viscosidad y le da propiedades físicoquímicas importantes al aceite, como las de demulsibilidad, antidesgaste, antiespumante,
antioxidante, índice de viscosidad, biodegradabilidad y toxicidad entre otras. Mientras los
aditivos realicen su función, la base lubricante no se deteriora sino se contamina, pero
una vez que éstos se agotan, la base lubricante se empieza a degradar, iniciándose el
proceso que se conoce como oxidación del aceite en el cual se forman lacas, barnices y
gomas ácidas, que conllevan a que finalmente el aceite se torne ácido y sea necesario
cambiarlo.
1.4.2. Aditivos
Es un elemento que se le adiciona a la base lubricante con el fin de mejorarle una
ó más propiedades ó de darle otras nuevas, como en el caso de los aceites de tipo
automotriz con los aditivos detergentes-dispersantes. Los aditivos son el material de
sacrificio en el aceite lubricante, y mientras éstos no se agoten, la base lubricante no se
deteriora, pero una vez que la reserva de éstos desaparece del aceite, la base lubricante
inicia su proceso de degradación más o menos acelerado dependiendo de las condiciones
bajo las cuales esté trabajando el aceite en los mecanismos lubricados. El uso de los
aditivos data de la década de los años 50´s y ha permitido alcanzar mayores frecuencias
entre cambios de aceite y la reducción del desgaste en los mecanismos lubricados como
es el caso de los aditivos antidesgaste y Extrema Presión.
Los aditivos pueden ser de diferentes tipos dependiendo de lo que se quiera
mejorar en el aceite, como los orgánicos, órgano-metálico ó metálico. Cada uno de ellos
puede mejorar ó darle nuevas propiedades al aceite como las antidesgaste,
antiespumantes, antiemulsionantes, Extrema Presión, mejoradores del índice de
viscosidad, detergentes-dispersantes, etc.
15
Tipos de Aditivos :
Detergentes-Dispersantes: este es el primer tipo de aditivo usado en motores Diesel, que
mejoraron la acción detergente del aceite lubricante. El efecto de dispersante se debe a
que se neutralizan las moléculas y no tienen tendencia a adherirse con otras moléculas y
en consecuencia se evita la aglomeración. Puesto que el aditivo es soluble en el aceite, los
depósitos serán transportados en suspensión dentro del aceite. La acción de un detergente,
es la de limpiar las ranuras de un aro, y la falda del pistón.
Antioxidantes: minimizan la formación de compuestos de resinas, lacas, lodos, ácidos y
polímeros. Finalizan la reacción en cadena de oxidación, reduciendo los peróxidos
orgánicos. Reducen la formación de ácido por absorción reducida de oxígeno por el
aceite, inhiben las reacciones catalíticas.
Anticorrosivo: protegen la superficie de cojinetes y otros metales contra la corrosión
accionando como anticatalizadores, formando una película sobre la superficie de los
metales para la protección contra los ataques de los ácidos d y peróxidos.
Inhibidores de herrumbre: Las moléculas polares son adsorbidas preferentemente sobre
superficies metálicas y sirven de barrera contra el agua, así como a su vez neutralizan los
ácidos protegiendo las superficies metálicas con contenido de hierro a la formación de
óxidos cuando están expuestas al aire húmedo o al contacto con el agua.
Antidesgaste (AW): por reacción con las superficies metálicas se generan capas que se
deforman plásticamente y mejoran la zona de contacto.
Extrema Presión: por estar en contacto con las superficies metálicas se generan nuevos
compuestos con menor resistencia al cizallamiento que el metal base, este tipo de aditivos
se pueden dividir en dos clases principales:
-Por absorción física o química sobre la superficie.
-Por reacción química sobre la superficie para formar una película inorgánica sólida.
16
Antiespumantes: previenen la formación de espuma estable atacando la película de aceite
que rodea cada burbuja de aire, se reduce la tensión de las superficies límite, con lo que
confluyen las burbujas mas pequeñas en otras mayores que suben a la superficie.
Demulsificantes: se utilizan para facilitar la separación del agua y del aceite cuando esta
se presenta como contaminante. El agua mezclada con el aceite, forma emulsiones
indeseables dando lugar a la corrosión química, disminuyendo la capacidad de lubricante
del aceite y produciendo sedimentos altamente peligrosos los cuales pueden ser solubles
o insolubles en el aceite.
Rebajadores del punto de fluidez: los aceites provenientes de crudos de alta calidad,
contienen compuestos parafínicos que al enfriarse el aceite forman precipitados de cera.
Esta formación de la cera gobierna al punto de fluidez de dichos aceites, que luego llegan
a tener puntos de fluidez cercanos a 4ºC. Cuando se pone en servicio un motor frío, el
aceite con alto punto de fluidez no proporciona lubricación efectiva, dando como
resultado un desgaste excesivo.
Mejoradores del índice de viscosidad: si se mezclan dos aceites, la viscosidad de la
mezcla será menor de lo que se puede esperar del promedio de viscosidades de los
componentes, y la diferencia disminuye a medida que aumenta la temperatura. Por esta
razón, un aditivo de alta viscosidad aumenta favorablemente el índice de viscosidad,
mientras que pequeñas cantidades de aditivo podrán emplearse seleccionando aquellos
con grandes pesos moleculares.
1.4.3.- Contaminación
El análisis de contaminación de fluidos apunta principalmente al estudio de causa
de desgaste y falla del lubricante, y constituye la estrategia central de un programa de
Mantenimiento Proactivo.
17
La mejor secuencia a seguir para el estudio del estado del lubricante es
determinando el origen de los contaminantes, evaluando su efecto en el lubricante y en la
máquina, midiendo los contaminantes bajo parámetros normalizados ya sea en ensayos de
campo o de laboratorio estableciendo los límites condenatorios para realizar la
recuperación del aceite lubricante o su remoción total.
Los contaminantes se puede originar interna o externamente y según su naturaleza
pueden ser:
- Sólidos: partículas, barros.
- Líquidos: agua, combustible, otro aceite, refrigerante.
- Gaseosos: aire, vaporización de livianos, Freón/gases del proceso.
- Calor: temperatura, radiación.
1.4.4.- El desgaste
Tiempos atrás, el análisis de aceites se usaba principalmente para detectar la
condición del lubricante. Las técnicas modernas de análisis de aceites se usan hoy en día
solo para evaluar la condición del lubricante sino para evaluar también la condición de la
maquinaria. Debido a los ambientes industriales y a los diferentes procesos productivos
pueden existir diversos tipos de desgaste dentro de las piezas de la maquinaria de la
planta. Sin embargo, se pueden distinguir claramente unas pocas fuentes primarias de
desgaste. Los problemas relacionados con el tipo de aceite, su degradación o por
contaminación o por problemas en la condición de la máquina, por ejemplo si está
desbalanceada, sobrecalentada, etc.
Entre los tipos de desgaste tenemos:
- Desgaste abrasivo: Es el resultado de partículas pesadas entrando en contacto con los
componentes internos, tales partículas incluyen al polvo y diversos metales. Si se logra
implementar un proceso de filtrado, es posible reducir la abrasión, que al final asegurara
que los sellos como los respiraderos trabajen bien.
18
- Desgaste adhesivo: ocurre cuando dos superficies metálicas entran en contacto,
permitiendo que se desprendan partículas de sus partes. Lubricación insuficiente o
contaminada causa normalmente esta condición. Si se logra asegurar que el grado de
viscosidad apropiado se mantenga, el desgaste adhesivo se reduce. El reducir
contaminación en el aceite también ayuda a eliminarlo.
- Cavitación: ocurre cuando las burbujas colapsan, esto forma que las superficies se
piquen o se fisuren. La Cavitación se reduce si se controla la característica espumosa del
aceite con un aditivo especial.
- Desgaste corrosivo: es causado por una reacción química que mueve material de la
superficie de un componente. Y generalmente es un resultado directo de la oxidación.
Corrientes eléctricas aleatorias producen corrosión o picaduras en la superficie, también
la presencia de agua o de productos de la combustión fomenta el desgaste corrosivo.
- Desgaste por fatiga: se produce cuando se fisura una superficie, lo que permite que se
generen partículas de desgaste. El utilizar una lubricación adecuada, buenos equipos de
filtrado y un buen mantenimiento reducen notablemente el desgaste dentro de los
equipos. Ciertos problemas potenciales pueden ser identificados con otras técnicas como:
vibraciones, termografía y análisis de motores. En muchos casos, el análisis de aceite
logra detectar problemas antes de que otras técnicas lo hagan.
1.4.5.- Análisis de laboratorio:
Al implementar un programa de análisis de aceite, es importante seleccionar las
pruebas que permitan detectar anormalidades en el aceite. Entre las pruebas que se
utilizan para detectar el desgaste tenemos:
- Viscosidad: Es la propiedad más crítica de cualquier aceite, es una medida de la
resistencia del aceite a fluir. La viscosidad está directamente afectada por la temperatura
y presión del sistema. Conforme aumenta la temperatura, la viscosidad decrece, conforme
19
la presión crece la viscosidad decrece. Cualquier cambio en la viscosidad
(aumento/disminución) indica contaminación o degradación.
- Número de ácido total (TAN): Monitorea el nivel de ácidos orgánicos producidos por la
oxidación del aceite. Todos los sistemas, en el cual existe el periodo de drenaje es
prolongado o donde existe una potencial contaminación acídica deben ser monitoreados
usando el TAN.
- Contenido de Agua: El agua es uno de los contaminantes que más incide en la
reducción de la vida de los elementos lubricados en las máquinas rotativas y puede estar
presente en el aceite en forma libre, diluida ò emulsionada, siendo igualmente crítica su
presencia en cualquiera de estas formas ya que afecta el espesor de la película lubricante
permitiendo que las rugosidades de las superficies que se encuentran en movimiento
relativo choque, se suelden y generen desgaste adhesivo, el cual puede llegar a ser crítico
y causar la falla catastrófica del elemento lubricado. Otros son el aporte que hace este
contaminante al proceso de oxidación del aceite mineral ya que conlleva al incremento
acelerado del TAN (Número Acido Total) y por lo tanto a la formación de ácido
sulfúrico, gomas y lacas que hacen que el aceite se tenga que cambiar prematuramente y
finalmente a problemas de corrosión en materiales blancos y a herrumbre en los ferrosos.
El contenido de agua se puede determinar por varios métodos, tales como, Karl Fischer,
por destilación y por crepitación.
- Características espumosas: Se realizan a diferentes temperaturas, con esto se determina
la tendencia espumosa y su estabilidad. La tendencia del aceite a formar espuma, le
imposibilita a lubricar adecuadamente, lo que puede provocar una falla mecánica.
- Gravedad específica: Es una tasa de la masa del volumen de un material a la del agua.
Aumentos en este índice indican la presencia de contaminantes o materiales oxidantes.
- Análisis espectrométrico: Es la tecnología más común para seguir la tendencia de
concentraciones de metales. Esta tecnología solo monitorea las partículas más pequeñas
en partes por millón. Proporciona un método rápido de monitoreo de múltiples
parámetros del aceite, la salud del aceite básico, la condición de los aditivos y los
20
contaminantes, donde primero, se establece una línea de tendencia del aceite nuevo como
referencia y luego se compara es espectro del aceite usado.
- Conteo de partículas: Da seguimiento a la cantidad de partículas presentes en la
muestra, no diferencia su composición o su material. Se utiliza para conocer la cantidad
de partículas globales en la muestra solamente.
- Punto de inflamación: en los aceites nuevos se emplea como un parámetro de referencia
para determinar la temperatura máxima hasta la cual se pueden emplear sin riesgo
alguno; y en los aceites usados, si ha disminuido puede indicar que el aceite está diluido
con un solvente o con un combustible, que está contaminado con un aceite de menor
viscosidad, o se ha craqueado debido a temperaturas de trabajo excesivamente altas. Si el
punto de inflamación de un aceite ha aumentado, es porque lo han mezclado con un
aceite de mayor viscosidad o con algún tipo de combustible.
- Ferrografía de lectura directa: Monitorea y lleva la tendencia de la concentración
relativa de partículas de desgaste ferrosas. Y provee una tasa de la cantidad de esas
partículas, se usa en sistemas o equipos que generan muchas partículas.
- Ferrografía analítica: Usa el análisis microscópico, para detectar la composición del
material presente. Esta tecnología diferencia el tipo de material y determina su fuente. Es
usada para determinar las características de la maquinaria al evaluar el tamaño de la
partícula, tipo, concentración, distribución y morfología. Esta información es vital para
determinar la fuente y la posible solución al problema.
En la tabla 1 se especifican las diferentes pruebas de laboratorio según las normas
ASTM que se le deben efectuar al aceite usado de acuerdo con el tipo de mecanismo y
en la tabla 2 se especifica los elementos de desgaste que aparecerían en la
Espectrofotometría de Emisión Atómica según el tipo de equipo.
21
Tabla 1: Pruebas de laboratorio al aceite en servicio, de acuerdo con el tipo de
mecanismo lubricado.
No Propiedad
Físicoquímica
Método Mecanismo lubricado
ASTM
Compresores
Aire Refrig.
Sistema Motores Turbinas Turbinas
MCI
Reduct. DielecHidraulc eléctric.
de
a gas
Gasol.
Engr.
tricos
y
vapor
y
Aut
Isobutil,
bombas
Diesel Transm.
Propano
Automt
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
Gases
H2S
01
02
03
04
05
06
07
Gravedad
Especifica
Viscosidad
D-287
(1)
(1)
D-88
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Indice de
Viscosidad
Punto de
Inflamación
Carbón
Conradson
TAN ó
NN
TBN
D-567
(7)
(7)
(7)
(7)
(7)
(7)
(7)
X
(7)
(7)
D-92
X
D-189
(2)
D-664
X
Insolubles
D-893
PentanoBenc.
09
Tensión
D-971
Interfacial
10
Dilución.por
D-322
combustible
11 Demulsibilidad D-1401
(1)
12
14
15
16
17
18
19
(2)
X
X
X
X
X
D-664
08
13
X
(1)
(1)
(1)
(1)
(1)
X
X
X
(1)
(1)
(2)
X
X
(1)
(1)
X
X
X
(3)
X
(1)
Formación de
Espuma
Agua y
Sedimentos
Corrosión al
cobre
Herrumbre
D-892
(8)
(8)
(8)
(8)
(8)
(8)
D-95
(3)
(3)
(3)
(3)
(3)
(3)
(3)
X
D-130
(4)
(4)
(4)
(4)
(4)
(4)
(4)
(4)
D-665
(5)
(5)
(5)
(5)
(5)
(5)
(5)
(5)
Contenido de
cenizas
Rigidez
dieléctrica
Contenido de
azufre
Contenido de
cloro
D-482
D-1816
(8)
X
X
(8)
(8)
X
X
X
D-1266
(6)
D-808
(6)
Notas:
(1) Opcional. Se hace para corroborar los resultados de otros análisis.
(2) Para temperaturas de operación por encima de los 80°C.
(3) Si el contenido de agua ocasional ó permanentemente es alto (≥ 0,50 vol.).
22
(4) Se analiza cuando el contenido de agua en el aceite es alto (≥ 0,5 vol.) y hay
presencia de bronce,
babbitt ó cobre (metales blandos) en el mecanismo
lubricado.
(5) Se analiza cuando el contenido de agua es alto (≥ 0,5% vol.) y hay presencia de
materiales ferrosos en el mecanismo lubricado. Siempre que se analiza (3), se
debe analizar (4) ó (5).
(6) Si el aceite es del tipo Extrema Presión.
(7) Se le hace solamente al aceite nuevo.
(8) Se hace cuando persista la formación de grandes cantidades de espuma ó de
burbujas de gran tamaño.
Tabla 2: Elementos comunes encontrados en el ensayo de Espectrofotometría de
Emisión Atómica según el tipo de equipo.
CONTENIDO DE METALES
Espectrofotometria de Emisión Atómica
Mecanismo lubricado
Compresores
Elementos
Aire
Calcio
Bario
Magnesio
Hierro
Cromo
Aluminio
Estaño
Cobre
Plata
Refrig.
Gases,H2S
Isobutil,
Propano
Sist.
Hidraul.
Motores
eléctric.
y
bombas
Turbinas
de
vapor
Turbinas
a gas
X
X
X
X
X
X
X
(9)
(9)
(9)
(9)
(9)
X
X
Plomo
Vanadio
Sodio
Níquel
Boro
(9) Si hay cobre, bronce ó babbitt en el mecanismo lubricado.
(10) Si los cojinetes de apoyo del cigüeñal son de plata.
MCI
Gasol.
y
Diesel
X
X
X
X
X
X
X
X
(10)
X
X
X
X
X
Reduct.
Engr.
Aut
Transm.
Automt
Dielectricos
X
(9)
X
23
En la formación de partículas de desgaste se notan 3 fases:
- Desgaste inicial: Ocurre cuando se arranca por primera vez una maquinaria. Y se
generan muchas partículas de desgaste, las cuales serán removidas después de dos
cambios de aceite normalmente.
- Desgaste normal: Ocurre después de la etapa inicial, durante esta etapa la maquinaria se
estabiliza, la proporción de partículas se incrementa con el uso y se reduce al cambiársele
el aceite.
- Desgaste anormal: Ocurre como resultado de fallas en la lubricación o problemas en la
maquinaria. Durante esta etapa las partículas de desgaste aumentan significativamente.
Cuando el análisis de aceite se usa rutinariamente, es posible establecer un patrón para
cada pieza de maquinaria. Conforme los datos de los análisis se desvían del patrón
original se identifican patrones de desgaste anormales y se implementa la acción
correctiva. Una combinación de conocimiento en el análisis de aceites, equipo de análisis
y bases de datos aseguran la mejor protección para el sistema hidráulico o de lubricación.
Los análisis de laboratorio son una valiosa herramienta en los programas de
mantenimiento, siempre y cuando los resultados se sepan interpretar. En la tabla C.1 del
anexo C, se especifican los valores máximos y mínimos permisibles para las diferentes
pruebas de laboratorio efectuadas bajo las normas ASTM.
24
CAPÍTULO II
DESARROLLO DEL MODEL O
En la actualidad, el laboratorio de predictivo no dispone de una Misión ni de una
Visión formal. En la búsqueda de lograr un camino a la excelencia, se propone dentro del
modelo lo siguiente:
MISIÓN
El laboratorio de aceites tiene como principio guía, la satisfacción de las
necesidades de sus clientes, basada en la evaluación adecuada y oportuna de las muestras
de aceite, así como
ofrecer recomendaciones adecuadas que ayuden a detectar
predictivamente posibles fallas en las componentes de los equipos y prevenir daños
prematuros, además de promover, operar y liderizar mejoras propias, avanzando en su
tecnología y capacitación de su personal valiéndose de sus propios méritos y recursos
humanos.
VISIÓN
El laboratorio asume el reto de consolidarse como un ente líder, modelo de
organización y gestión profesional, guiada por la moral y la ética, que atiende
exitosamente a sus clientes en las áreas de mantenimiento y servicios industriales.
2.1.- ALCANCE DE LA METODOLOGÍA
La metodología a utilizar en este proyecto, estará fundamentada en la
investigación de las mejores prácticas y normas a cumplir en cuanto a la realización de
los análisis de laboratorio, que permitan evaluar realmente la condición del lubricante
nuevo o usado con la finalidad de aumentar la vida de los equipos, eliminar paradas
imprevistas (a causa del estado del lubricante) y disminuir consumos de lubricantes así
como los costos de lubricación.
25
2.2.- METODOLOGÍA
El análisis de aceite usado es una herramienta que permite detectar las tendencias
en el desgaste de los equipos, así como determinar el estado del aceite para optimizar los
períodos de cambio. Para que esta herramienta funcione, es importante tener en cuenta
los factores que se mencionan en el diagrama de la figura 1, los cuales están basados en
los objetivos específicos de este trabajo.
INICIO
AMPLIAR LA CAPACIDAD
FÍSICA - OPERATIVA DEL LABORATORIO
TRAZABILIDAD Y MANEJO ADECUADO DE LOS RESULTADOS
DISEÑO DE INDICADORES
SELECCIÓN DE EQUIPOS A MONITOREAR
ANALISIS DE LABORATORI O ADECUADOS
TIEMPO DE RESPUESTA DEL LABORATORIO
EVALUACION ECONOMICA DE LAS MUESTRAS
TRABAJAR BAJO NORMAS ESTABLECIDAS
ESTABLECER INVENTARIOS DE INSUMOS
FIN
Figura 1: Factores a monitorear para obtener el Programa de Laboratorio.
26
2.2.1 Ampliación de la capacidad del Laboratorio:
Capacidad Física: para el adecuado funcionamiento del laboratorio, es necesario
que tenga ciertas áreas delimitadas, tales como: almacenamiento de muestras recibidas
sin analizar, almacenamiento de muestras analizadas, almacenamiento de desperdicios,
cuarto para almacenamiento de reactivos, área de campanas para ensayos que despiden
gases tóxicos, área para ensayos físicos, sector de oficinas, baño, lavadero para
instrumentos y suficiente espacio para guardarlos con seguridad.
Capacidad operativa: para garantizar un correcto análisis de aceite nuevo y usado,
y poder detectar adecuadamente las condiciones del equipo productivo a través de este
análisis, se deberá contar con todos los ensayos y elementos necesarios para dicha
aplicación. Para cumplir con este objetivo, será necesario d la compra de equipos nuevos
de laboratorio.
2.2.2 Manejo de los resultados obtenidos:
Uno de los principales motivos por el que falla un programa de análisis de aceite
es el manejo de los resultados obtenidos. Estas dificultades en su mayor parte se
presentan por:
•
Los resultados de los análisis de laboratorio no se entregan a tiempo.
•
No se le analiza al aceite lo que se requiere para sacar conclusiones que
conduzcan a la solución de problemas.
•
La veracidad de los resultados no es confiable.
•
Las frecuencias del monitoreo no corresponden a las requeridas para hallar
tendencias.
•
Falta de capacitación del usuario en lubricación y en Tribología que origina no
darle importa a los resultados.
•
No se presupuestan recursos económicos para efectuar análisis especiales con
laboratorios privados.
27
Sidor en conjunto con la empresa ID Ingeniería poseen sistemas para manejar
todos los reportes de análisis de aceite desarrollado para usuarios que manejan un gran
volumen de información, pero si se requieren soluciones inmediatas, deberá existir la
posibilidad de acceder a sus equipos seleccionados y registrados para ver todos los
reportes de análisis de aceite practicados al equipo, en los que se pueda observar y
graficar las tendencias de desgaste así como de la variación de las propiedades físicas del
aceite. La información también será enviada directamente por correo electrónico}
2.2.3 Diseño de Indicadores:
Con el fin de orientar el trabajo del laboratorio hacia las mejores prácticas de clase
mundial, se deben establecer parámetro para medir su gestión y los beneficios brindados
a sus clientes.
2.2.4
Selección de equipos a monitorear:
Una adecuada selección de equipos y frecuencias de muestreo son elementos
importantes de un programa ágil de análisis de aceite, a fin de permitir un seguimiento de
las muestras, asegurando el control de los equipos seleccionados. En este punto se
establecen los datos de los equipos a monitorear, tales como:
1.- Planta a analizar con la estructura de todos los equipos que la conforman,
información que se encuentra cargada en el árbol de Sistemas de Control de
Mantenimiento “SAP”.
2.- Definición de la ubicación del equipo dentro de la estructura, con su respectivo
número de equipo SAP.
3.- Estandarización de los puntos de muestreo, el cual deberá estar perfectamente
identificado.
4.- El equipo deberá tener un cartel de identificación donde se describa, la
capacidad del sistema (lts.) y el tipo de aceite utilizado.
2.2.5 Análisis de laboratorio adecuados:
Con la idea de seguir la tendencia de mejoras continuas en el área de
mantenimiento, se implementará el análisis de recepción de aceites nuevos y se mejorará
el programa de análisis de aceites usados.
28
Los análisis de recepción de aceites nuevos serán aplicables por lote de producto
recibido en el almacén, las muestras serán extraídas por el personal de almacén, dispuesto
para tal fin, debidamente entrenado. Estos lotes, permanecerán en un área transitorio
hasta tanto sea corroborado la hoja técnica entregada por el fabricante contra el resultado
del laboratorio. Si el resultado difiere en algún parámetro evaluado, se procederá a llamar
al proveedor para que retire el material de Sidor.
Los ensayos de recepción a realizar son los siguientes:
.- Contenido de humedad. Karl Fischer
.- Viscosidad (ASTM D-445)
.- Conteo de partículas (ISO 4406)
.- Contenido de acidez (ASTM D-974)
.- Espectrometría Infrarrojo FT-IR
Los análisis de laboratorio para el monitoreo periódico de los aceites usados, tales
como, el análisis físico-químico, la espectrofotometría por emisión atómica, el conteo de
partículas y la ferrografía analítica, permiten evaluar el estado del aceite para su cambio
oportuno y el grado de desgaste de los diferentes mecanismos del equipo, el cual si es
anormal, permitirá implementar correctivos que eviten la parada no programada, o en
caso contrario, trabajar con confiabilidad y cuantificar la vida real de servicio del equipo
que debe estar de acuerdo con lo especificado por el fabricante. Los resultados finales se
espera sean reflejados en una reducción significativa de los costos de mantenimiento. Los
análisis de laboratorio realizados al aceite usado deben tener como objetivo, evaluar la
condición del aceite, monitorear su grado de contaminación y el nivel ó la gravedad del
desgaste que se está presentando en el equipo.
Para el universo de equipos de Sidor, y con los equipos que se dispone actualmente
y otros que serán adquiridos a futuro, se adecuan los siguientes análisis de Laboratorio.
Monitoreo básico:
.- Contenido de humedad (ASTM D-95).
.- Viscosidad (ASTM D-445)
.- Conteo de partículas (ISO 4406)
29
.- Contenido de acidez (ASTM D-974)
.- Demulsibilidad (ASTM D-1404)
Monitoreo por excepción:
.- Espectrometría Infrarrojo FT-IR
.- Corrosión al cobre (ASTM D-130)
.- Ferrografía analítica.
2.2.6
Tiempo de respuesta del laboratorio:
El tiempo de respuesta de los análisis de aceite tiene dos componentes: entrega de
las muestras al laboratorio y el proceso de análisis.
La entrega de muestras es un parámetro que no depende de laboratorio, si no del
área a analizar, donde la misma deberá disponer de facilidades de transporte que
garantice la entrega oportuna de las muestras para ser analizadas. El laboratorio emitirá
un recordatorio por cada día de retrazo en las entregas de las muestras programadas. El
tiempo de proceso de análisis dependerá de los equipos existentes en el laboratorio y de
la capacidad de procesamiento de cada uno.
2.2.7 Evaluación económica por muestra:
Cada análisis realizado a una muestra de aceite, conlleva insumos diferentes por
tipo de análisis, lo que origina un consumo en reactivos, materiales descartables y por
supuesto mano de obra. Estos costos asociados a cada análisis, le serán cargados al área
solicitante.
2.2.8 Trabajar bajo normas establecidas:
Para lograr una certificación de calidad de un ente de certificación nacional como
COVENIN o un entre internacional, como la ASTM, es requisito indispensable trabajar
bajo las normas correspondientes, con la finalidad de aprobar una auditoria realizada por
en ente certificador.
30
2.2.9 Inventario de insumos y materiales:
Este punto está referido a mantener en sitio un inventario adecuado a la cantidad
de análisis realizados mensualmente, para de esta forma, disminuir costos de inventario y
prevenir riesgos de accidentes con el almacenamiento de reactivos inflamables y
peligrosos.
31
CAPÍTULO III.
SITUACIÓN ACTUAL
3.1 DESCRIPCIÓN Y ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL
En este capítulo se hace una breve descripción de la situación actual del
laboratorio y se comenta cada uno de los puntos, donde se mencionaran sus fortalezas si
las hay, al igual que sus y debilidades, para que con ello se puedan observar las bondades
del modelo diseñado. Para llevar un orden lógico, se describirán cada uno de los puntos
señalados en el diagrama de la figura 1, mostrada en el capítulo anterior.
3.1.1 Capacidad del Laboratorio.
El laboratorio de aceites actualmente presenta la distribución que se muestras en
la figura 2.
Debilidades: el espacio es muy reducido, lo que conlleva a:
a.- No exististe un área de oficinas, donde los analistas puedan trabajar con la
información.
b.- El depósito de desechos está ubicado en el mismo sitio donde se almacenan los
reactivos, lo que representa un peligro inminente por las condiciones de inflamabilidad de
ambos productos.
c.- No existen suficientes lava-objetos.
d.- Los mesones de trabajo no son suficientes para los nuevos equipos que se
incluirán para los nuevos ensayos.
e.- La puerta de emergencia de todo el departamento de Mantenimiento
Predictivo, se encuentra ubicada justo a un lado del cuarto de reactivos y desperdicios.
32
Figura 2: Plano actual del laboratorio de aceites.
33
3.1.2.- Manejo de los resultados obtenidos.
Actualmente no existe una manera donde el usuario le pueda hacer seguimiento a
las muestras enviadas al laboratorio, se debe esperar al informe general del estado de
todas las equipos correspondientes a un área determinada, es decir, para conocer el
resultado de uno o mas equipos, se debe esperar a la realización de los análisis de cada
una de las muestras por área.
3.1.3 Indicadores de gestión.
Los indicadores que actualmente son presentados por el laboratorio y que se
pueden consultar por el sistema on-line de Sidor llamado Site de Mantenimiento, está
ubicado en la Intranet de la empresa, estos indicadores son mostrados en la ecuación 3.1,
los cuales expresan indicadores de
%(Peligro+Alarma), así como % Peligro y %
Alarma. El valor de Alarma en un equipo, ya no se utiliza más, lo que indica que los
parámetros allí mostrado, no están actualizados.
% (Peligro + Alarma): Porcentaje de Equipos en Peligro mas Alarma Vs. El Total de
Equipos Diagnosticados, representa el porcentaje de equipos que se encuentran en un
estado de deterioro o principio de falla respecto al total diagnosticado en ese período de
tiempo.
%( Peligro + Alarma ) =
(equipos _ peligro + equipos _alarma )
*100
(equipos _ peligro + equipos _ alarma + equipos _ normal )
Ecuación 3.1: Indicador %(Peligro + Alarma)
En la figura 3, se muestra el semáforo de los equipos por planta, valores no actualizados y
en la figura 4, los indicadores controlados actualmente.
34
Gerencia
Gcia. Aceria
Gcia. Barras y
Alambrón
Gcia. Grúas
Gcia. Lam-Cal
Gcia. Lam-Fri
Gcia. TACE
Gcia.
Prerreducidos
Gcia. Servicios
04/2004
05/2004
06/2004
07/2004
08/2004
09/2004
30
57
32
47
64
78
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
37
32
30
30
18
33
33
40
29
21
23
100
0
25
44
55
0
0
23
22
13
20
23
30
6
8
7
20
14
20
Fuente: Site de mantenimiento - Intranet Sidor.
Figura 3: Semáforo indicativo del estado del lubricante por gerencia de Sidor.
35
define el porcentaje de equipos en Peligro Vs. el total de
equipos Diagnosticados.
B.- % Peligro:
Gerencia
04/2004 05/2004 06/2004 07/2004 08/2004 09/2004
Gerencia
04/2004 05/2004 06/2004 07/2004 08/2004 09/2004
Gcia. Aceria
4
5
6
10
9
4
Gcia. Laminación en Frío
Gcia. Barras y
Alambron
0
0
0
0
0
0
Gcia. Mantenimiento
Central
Gcia. Grúas
0
100
0
0
0
0
Gcia. Laminación
Caliente
3
5
6
4
3
5
Indicadores de gestión. ID Ingeniería.
2
3
2
3
8
9
11
25
33
25
25
16
Gcia. Reducción
5
6
7
7
7
6
Gcia. Servicios
4
1
4
1
5
3
Fuente: Site de mantenimiento - Intranet Sidor
35
36
define el porcentaje de equipos en Alarma Vs. el total de
equipos Diagnosticados.
C.- % Alarma:
Gerencia
04/2004 05/2004 06/2004 07/2004 08/2004 09/2004
Equipo
10
7
24
17
17
14
Gcia. Barras y
Alambron
0
0
0
0
0
0
Gcia. Mantenimiento
Central
Gcia. Grúas
0
0
0
0
0
0
Gcia. Reducción
Gcia. Laminación
Caliente
6
6
9
13
10
22
Gcia. Aceria
Figura 4: Indicadores de gestión. ID Ingeniería.
Gcia. Laminación en Frío
Gcia. Servicios
04/2004 05/2004 06/2004 07/2004 08/2004 09/2004
2
6
4
10
9
19
44
25
0
50
6
16
9
22
20
22
23
17
28
9
18
16
14
13
Fuente: Site de mantenimiento - Intranet Sidor
36
37
Laboratorio de aceites de Sidor, maneja su gestión, mostrando en el informe
mensual que se presenta a la gerencia el IGO (Informe de Gestión Operativa) la
información que se muestra a continuación:
S ID O R
LUBRICANTE JULIO 2005- Total Distribución Cantidad
Equipo x Estado
186
257
Total: 443 muestras analizadas
Normal
Peligro
Figura 5: Distribución del estado de las muestras totales analizadas.
En la figura 5, se representa del total de muestras analizadas, la cantidad de
equipos que cumplen con los valores normales prefijados para cada sistema, así como
también, la cantidad de equipos que se encuentran fuera de rango aceptable para su
operatividad.
El Laboratorio especifica también el estado de los equipos por cada área
productiva de la empresa, indicando el total de equipos contemplados en la programación
mensual y el estado de cada uno de ellos.
De la manera que el estado de los equipos es mostrado en la figura 6, se presentan
en el IGO todas las áreas operativas, lo que genera un total de seis gráficos iguales.
38
S ID O R
Total Controles Lubricantes- x Mes Julio x Gcia. Reducción
50
45
40
8
35
5
30
25
47
41
20
3
15
10
32
29
20
17
5
10
3
3
Prog.
HYL
Diag.
0
Prog.
Midrex I
Lubricantes
Diag.
Prog.
Midrex II
Diag.
Normal
Prog.
Pellas
Diag.
Peligro
Figura 6: Estado de los equipos por área, se tomó como ejemplo el estado de la Planta de
Prerreducidos.
Esta forma de presentar la información tiene una desventaja, la cual es que, no se
puede apreciar la cantidad de equipos que no se muestrean en el mes, se deducirá por
diferencia, que los que falten en la suma y resta de los totales, serán los equipos no
muestreados, esta diferencia se destacó mediante los óvalos colocados.
3.1.4.- Selección de equipos a monitorear.
El laboratorio tiene una cartera de equipos a monitorear por cada planta operativa
de Sidor, pero no contempla una ruta de criticidad por equipos, ni un soporte de la
justificación de los programas ni las frecuencias de muestreo de los equipos.
39
3.1.5.- Análisis de laboratorio adecuados.
El laboratorio de Aceites y lubricantes de Sidor, cuenta actualmente con equipos
para realizar los ensayos que se mencionan a continuación:
a.- Contenido de humedad por destilación (ASTM D-95).
b.- Contenido de acidez (ASTM D-974)
d.- Viscosidad (ASTM D-445)
e.- Filtración y conteo de partículas en forma visual (ISO 4406)
f.- Densidad (D-287)
g.- Punto de inflamación a copa abierta (ASTM D-92)
a.- Contenido de humedad por destilación (ASTM D-95): Es un método cuantitativo,
donde se halla la relación por volumen entre el agua obtenida y el volumen total de la
muestra de aceite usado, donde dicha muestra se calienta bajo reflujo con un solvente
inmiscible en agua, el cual destila conjuntamente con el agua de la muestra. El solvente y
el agua se condensan y se separan en una trampa, el agua ocupa la parte graduada y el
solvente retorna al balón.
Entrada de2 H O
Salida de2 H O
Solvente
no
miscible
con agua
Aceite + solvente
Calentador
Figura 7: Determinación de agua por destilación.
40
Figura 8:ASTM D-95, esquema de la determinación de agua por destilación.
b.- Contenido de acidez (ASTM D-974): Es un método colorimétrico y se utiliza para
evaluar la acidez de los aceites de color claro, en donde el cambio de color es evidente.
Esta prueba finaliza cuando el color de la muestra de aceite pasa de naranja a verde o
verde marrón y la misma se deberá mantener (sin dejar de agitar) por 15 segundos. En
este momento se cuantifica la cantidad final de solvente titulador y del indicador que fue
necesario añadirle para neutralizar los ácidos presentes. Estos datos se cargan en una hoja
de cálculo donde hay fórmulas preestablecidas que determinan el Número de Acido Total
(TAN) de la muestra cuyos datos fueron cargados.
41
Figura 9 : ASTM D-974, titulación para la determinación del TAN
c.- Viscosidad (ASTM D-445): se determina con un instrumento llamado viscosímetro
cinemática Ostwald, que consiste en un sistema de tubos comunicantes de vidrio en
forma de U, con tres depósitos a través de los cuales va pasando el aceite durante el
ensayo. Los tupos capilares tienen diferentes diámetros y la selección de cada uno de
ellos se hará según la viscosidad del aceite a analizar. Estos tubos una vez cargados con
el aceite se colocan dentro de un baño de glicerina que se encuentra a la temperatura del
ensayo (40°C ó 100°C). El tiempo que tarda el aceite en pasar desde un depósito al otro
se multiplica por la constante del viscosímetro y se obtiene la viscosidad cinemática del
aceite a la temperatura de prueba.
Figura 10: (ASTM D-445). Viscosímetro Cinemático
42
d.- Filtración y conteo de partículas en forma visual (ISO 4406): es un método
cuantitativo que permite determinar la cantidad de partículas contenidas en un
determinado volumen de aceite. Se agita manualmente el recipiente donde viene la
muestra para homogeneizarla y tratar de mezclar las partículas que han decantado al
fondo del envase durante el tiempo que ha permanecido en reposo con el resto de las que
se encuentran en suspensión.
Se llena un cilindro graduado completamente limpio con una cantidad específica de
aceite. Esta cantidad varía en función de la viscosidad y el grado de contaminación de la
muestra: menor cantidad a mayor viscosidad y contaminación. Se estima para aceites
hidráulicos entre 15 y 25 ml y para aceite de lubricación entre 1 y 10 ml. Lo que se busca
es depositar en la membrana una cantidad de partículas tal que permita observar al menos
15 partículas de 5 micras en una sección dada de la misma (a determinar más adelante),
pero no tantas que saturen la membrana.
Se diluye el aceite en el cilindro con al menos el doble de la cantidad de aceite en éter de
petróleo. La muestra debe observarse a la vista clara y fluida. Luego debe taparse con un
tapón de goma debidamente limpio y agitarse hasta lograr una dilución homogénea.
Se vacía el contenido del cilindro graduado en el cilindro de filtrado, donde previamente
se ha colocado la membrana de 0.8 micrones y se enjuaga 2 veces con éter de petróleo,
agregando éste al cilindro de filtrado junto con la mezcla anterior y se enciende el
compresor y se debe esperar que toda la mezcla caiga en el recipiente inferior. Cuando
esto suceda, esperar 10 segundos más para que se escurran los residuos de las paredes.
La membrana se toma con las pinzas y se lleva al microscopio, este es el punto más
delicado del proceso, por ser el que requiere de mayor experiencia del operador y cuidado
con el manejo de la membrana.
A continuación se expone textualmente del manual del laboratorio el procedimiento para
el conteo de partículas:
Ø
“Desplazar el portaobjetos del microscopio totalmente hacia un extremo y colocar
una membrana sobre el mismo.
Ø
Colocar la rejilla sobre la membrana cuidando de no arrastrar una sobre la otra.
Esto produce que la rejilla se ensucie con partículas que luego se depositarán en
las siguientes membranas. Se debe procurar apoyarla de una sola vez y no
moverla más.
43
Ø
Colocar el portaobjetos en posición, procurando que el punto marcado en el centro
de la rejilla quede en el centro del ocular (esta zona está medida con precisión, a
medida que nos alejamos de ella se pierde confiabilidad).
Ø
Verificar que está puesto el lente de 20X y enfocar.
Ø
Situarse en uno de los extremos superior o inferior de la rejilla y realizar un
barrido vertical hasta el otro extremo. En este barrido se contarán todas las
partículas mayores a 5 micras (la división más pequeña de la escala)
comprendidas entre el 4 y el 6 de la escala, esto es, 100 micras de ancho por 2,5
mm de alto (abertura de la rejilla). Anotar el número contado en la hoja de
“informes de lubricantes)
Ø
Luego de contar el total de partículas, se realiza un nuevo conteo. En éste, se
cuentan las partículas de cada tipo diferente. Seguidamente se calculan
porcentajes de presencia de cada tipo particular de partícula. En la siguiente
sección se indican los diversos tipos de partículas a encontrar.
Ø
Ø
Realizar un barrido vertical de extremo a extremo contando las partículas de
tamaño mayor a 15 micras (3 de las divisiones más pequeñas juntas) que se
encuentren entre el 1 y el 6 de la escala.
Ø
Desplazar el carro a otra posición y repetir el paso anterior. Se debe contar
partículas mayores a 15 micras en una longitud de 600 micras (del 1 al 6 dos
veces) multiplicada por el ancho de la rejilla (2.5 mm). Anotar los resultados
obtenidos.
Ø
Realizar un barrido vertical de extremo a extremo, contando las partículas
mayores a 30 micras (6 de las divisiones más pequeñas) que se encuentren a lo
largo de las escala completa (del 1 al 10).
Ø
Repetir el paso anterior de manera de cubrir un área de 1000 micras por 2.5 mm.
Anotar el total de partículas observadas.
Ø
Mover el carro a uno de los extremos y retirar la rejilla, manteniendo el mismo
cuidado inicial.
Ø
Desechar la membrana utilizada.”
Como se puede observar es un procedimiento bastante delicado, el cual puede estar
especialmente influenciado por la persona que realice el análisis.
44
Figura 11: Filtración y microscopio utilizado para el conteo visual de las partículas
contaminantes.
Densidad (D-287): la densidad se determina mediante un densímetro, para realizar esta
prueba se llena un cilindro graduado con al menos 500 ml de la muestra de aceite, luego
se introduce en el cilindro el densímetro de media (API 19 A 31), dependiendo de la
proporción que se hunda del densímetro se busca el que mas se adecue al tipo de aceite
comenzando desde el densímetro de baja (API 29 a 41), pasando luego por el densímetro
de alta (API 9 a 21). Luego de encontrar el densímetro adecuado para el aceite de
muestra, leer en la escala graduada el valor de densidad en grados API.
El valor de la densidad considerado aisladamente no es un parámetro fundamental para
definir si un aceite usado puede o no continuar en servicio, porque un aumento en este
valor puede indicar oxidación o contaminación con partículas sólidas. En ambos casos se
presenta un aumento en la viscosidad, pero en el primero el aceite posiblemente se deba
cambiar, mientras que en el segundo, el aceite se puede reacondicionar, sometiéndolo a
un proceso de limpieza. Esta prueba permite confirmar los resultados obtenidos en otras,
como la prueba de viscosidad y acidez. En la práctica esta prueba no se reporta en los
resultados de análisis de laboratorio de aceite usado.
Se analizará mas adelante si se deberá o no continuar con la aplicación de este ensayo a
todas las muestras que ingresan al laboratorio.
45
Punto de inflamación a copa abierta (ASTM D-92): se determina calentando la
muestra, en aparatos normalizados y aplicando una llama en la proximidad de su
superficie. La temperatura a la cual los vapores que desprende el aceite, producen una
chispa al aproximarse una llama, es la que determina el punto de inflamación.
Para el calentamiento de la muestra en necesario el calor como fuente de energía,
este calor el logrado a través del uso de gas como un combustible. Este gas es
almacenado en bombonas, las cuales para su utilización deben permanecer dentro del
laboratorio. Esta práctica no es aceptada por el departamento Higiene, Seguridad y Salud
Ocupacional, quienes son los encargados de realizar las inspecciones de seguridad. Este
departamento alega, que en un riesgo tener el contenedor de gas dentro del laboratorio,
donde existe material inflamable, porque se corre el riesgo de producirse un incendio. Por
este motivo, desde hace más de un año, está suspendido el uso del equipo de detección de
punto de inflamación.
Figura 12: ASTM D-925, punto de Inflamación.
46
3.1.6.- Tiempo de respuesta del laboratorio.
En la figura 13
se presenta el porcentaje de retrazo en las entregas de los
resultados mayores a 8 dias, estas entregas no son por muestras, esto representa la
cantidad de sectores productivos de Sidor, compuesto por varias equipos que recibieron
los análisis de todos sus equipos con el mencionado retrazo.
Resultadoscon
conretardo
retrazoen
ensusuentrega
entrega
mayor
8 dias.
Resultados
mayor
a 8a días
70
61
60
63
%
50
40
31
30
39
31
30
24
20
10
0
enero
febrero
marzo
abril
mayo
junio
julio
2005
Figura 13: Porcentaje de áreas con retraso en su entrega de resultados, mayor a 8 dias.
A continuación se presenta la figura 14, donde se muestra
una porción
representativa de la empresa y de los resultados entregados por planta, donde se puede
observar la diferencia existente entre la fecha de la toma de muestra y la entrega del
resultado. Es notable y bastante grande la brecha en tiempo desde la toma a la entrega
del resultado, lo que no permite al usuario tomar acciones oportunas para el tratamiento
del aceite, o atacar la falla del problema de una manera inmediata antes de que ocurra una
falla.
47
Diferencia entre la fecha
de extracción
de la muestra
y la fecha de entrega de resultados.
Entrega
de resultado
laboratorio
16-Ago
06-Ago
27-Jul
17-Jul
Fecha
de la
toma
07-Jul
Entreg
a del
resulta
do
Limpieza electrolítica I
Ferroviarios
AA
Planta de Cal
Decapado I
Palanquillas - LF2
Oxigeno III
Oxigeno IV
Acería Hornos
Temple 2
Aguas PR3
Tandem II
Temple 3
Temple 1
Limpieza II
Corte en caliente
Corte en Frio I
H y L II
Tandem I
LPB2
Rec. Cont.
CC
Decapado II
Estañado II
Palanquillas
17-Jun
Decapado II
27-Jun
Plantas
Figura 14: Porción representativa del retraso de la entrega de resultados.
46
47
48
3.1.7.- Evaluación económica por muestra.
El laboratorio de aceites de Sidor tiene un Presupuesto Estimado Anual (PEA) por
ejercicio fiscal (Jul-Jun), se pudiera decir que el mismo es fijo, y no contempla a detalle
las muestras especiales realizadas, sino un estimado de lo efectuado en el ejercicio
anterior, motivo por el cual, no es fácil llevar un control del mismo. Como es de suponer,
cada ensayo realizado en el laboratorio, tiene un costo, este costo es asumido por el
departamento de Mantenimiento Predictivo y no tiene ninguna incidencia en las áreas
usuarias, por lo que les resulta indiferente analizar una muestra una o más veces.
En la figura 15, se presenta el costo promedio mensual del laboratorio,
únicamente en materiales. Como se puede observar, va en ascenso anualmente.
Consumo
promedio
anual
Consumo
promedio
mensual
(Bs.)
2500000
2280992
2000000
1846773
(Bs.)
1500000
1020290
1000000
585530
500000
0
2002
2003
2004
2005
Figura 15: Consumo promedio mensual en Bs. de materiales e insumos del laboratorio
49
3.1.8.- Trabajar bajo normas establecidas.
Si bien, el laboratorio trabaja bajo las normas ASTM, no las tiene todas las
originales y actualizadas en su poder , así como tampoco tiene la de los equipos nuevos
que se quieren implementar. Lo que si no posee, son las normas COVENIN, y para lograr
una certificación nacional, son necesarias.
3.1.9.- Inventario de insumos y materiales
El laboratorio no tiene diseñado un inventario de sus insumos ni materiales a
consumir por cada mes de trabajo, esta gestión es controlada de manera sencilla mediante
la 3, la cual no puede medir una tendencia en el consumo de ninguno de sus materiales
para llevar así un control. El control de los insumos de laboratorio se lleva mediante las
cantidades que se retiran de almacén o las compras que se realizan de manera
descentralizada.
Tabla 3: Control actual de consumos de insumos y materiales.
ENERO
10
14
Insumos
FEBRERO
MARZO
al
Membranas para Filtración
(03260020218)
01
CAJA
17 al 21
24 al 29
31 AL 4
7 AL 11
01
01
2
1
CAJA- CAJA - CAJAS CAJA
17
24/1
31/1
10/2
14 AL 18
21 AL 25
28 AL 4
14 AL 18
2 CAJAS
2
CAJA 14/3-1
Y CAJAS
1 CAJA 1 CAJA 28/2
15/2
21/2
4/3
17/3
Guantes (02810010008 )
Papel
Absorbente
(06280010004 )
Eter
de
(04300010183)
Petróleo
Xileno ( 04300010182)
Tolueno ( 04300010181)
2
(04300010054)
Propanol
48 PAQ
17/3
8
LTS.
16
LTS - 16 LTS
18/1
- 24/1
16
LTS10/2
16
LTS22/2
16
LTS 16 LTS
01/3
14/3
16
LTS
28/2
50
3.2.-
FLUJOGRAMA
DEL
PROCESO
DE
LAS
ACCIONES
DEL
LABORATORIO.
El esquema de funcionamiento del laboratorio, tiene el comportamiento que se
muestra en el flujograma de la figura 16,
LABORATORIO
AREA USUARIA (GT)
Inicio
PROGRAMAR TOMA
MUESTRA
PROGRAMA
SI
TOMAR LA MUESTRA
MUESTRAS
PLANIFICAR EL TRABAJO
CON RECURSOS
PROPIOS
ANALISIS
RESULTADO
NO
EL RESULT. OK?
GENERA OT
EN GAM
SI
GAM ----SAP
AVISO M8
SE GENERA EL
INFORME DEL MES
Figura 16: Esquema de relación entre Laboratorio - Usuario.
51
En este esquema se muestra que inicialmente se elabora un programa según la
cantidad de muestras de cada área, este programa se hace llegar vía correo electrónico a
cada responsable de área. El área usuaria toma las muestras y la lleva al laboratorio, allí
se analiza y se emite el resultado.
Si el resultado tiene todos los valores dentro de los parámetros estándares
establecidos según cada tipo de máquina, se emite el reporte de laboratorio y por vía
correo electrónico, llegan los mismos a los responsables de área, con conocimiento a los
superintendentes y a los gerentes respectivos por cada planta.
Si el resultado arroja un valor fuera de parámetro, se emite el reporte y
simultáneamente se genera un aviso en el GAM, el cual es un servidor propio de la
empresa contratista ID Ingeniería, al cual a su vez tienen una interfase con el sistema
SAP, donde se genera un aviso M8 (aviso de predictivo) y este aviso genera
automáticamente una Orden de Trabajo PM15 (Predictivo de precisión puntual) la cual es
una acción a tomar para corregir una situación anormal. Con esta PM15, el sector
usuario, deberá ejecutar las acciones correctivas para llevar el aceite a sus condiciones
óptimas de operación o en algunos casos, hacer la sustitución total del volumen de aceite,
pero no existe una forma de comprobar la acción ejecutada porque el área aún no tiene la
cultura de cerrar las órdenes de de trabajo en SAP donde se permita verificar su
ejecución.
3.3.- MEDICIÓN DEL DESEMPEÑO DEL LABORATORIO:
La idea de auditar el desempeño actual de las instalaciones y la gestión, es que
sirve como punto de referencia, desde donde se podrán registrar y medir las mejoras. El
estudio implica la evaluación de registros históricos y las respuestas a un grupo de
preguntas relacionadas con las prácticas actuales del laboratorio. Estas preguntas están
combinadas en 5 categorías que cubren todas las facetas del laboratorio y su impacto en
la condición de los equipos productivos analizados y el consumo de aceite de la planta.
52
Los datos son presentados en un gráfico de radar como se muestra en la figura 17
y que es una representación visual de la puntuación actual en base a la auditoria de
comparación de su programa actual. En general, cualquier área que obtenga una
puntuación de 3 o menos, debe considerarse como un área que necesita atención
inmediata. Una puntuación de 4-6 indicará que se están utilizando buenas prácticas, pero
que se debe desarrollar un plan enfocado hacia una mejora. Una puntuación de 7 u 8
indica que se encuentra cerca de las mejores prácticas, mientras que cualquier área que
alcance mas de 8 se constituye lo más cercano a un programa de clase mundial.
Utilización de la capacidad
total de Laboratorio.
5
Inventario de Insumos
4
Entrega a tiempo de análisis
3
2
Normas de trabajo
estándares
establecidas
Seguimiento a las
muestras por el usuario
1
Efectividad de los análisis en el
mtto. proactivo
PEA del laboratorio
Seguimiento de actividades
correctivas por parte del laboratorio
Establecimiento de análisis
según la criticidad del equipo
5
4
3
COMPETENCIA
ENTENDIMIENTO
Figura 17: Prácticas de clase mundial
2
CONCIENCIA
1
INOCENCIA
53
3.4.- SITUACIÓN ACTUAL SIDOR.
La situación actual de Sidor presentada en esta sección, es referida al estado de
sus equipos, según los resultados arrojados de los análisis de laboratorio en cuanto a
equipos Normal, Peligro y No Muestreados. De un universo de 643 muestras en
promedio mensual programadas por el laboratorio, se tiene la distribución que se muestra
en el gráfico de la figura 18, en el período comprendido entre Enero y Julio 2005.
Situación actual de los equipos en SIDOR
100%
90%
80%
Total de equipos
70%
60%
No Medidos
50%
PELIGRO
40%
NORMAL
30%
20%
10%
0%
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
No Medidos
175
293
235
186
192
194
202
PELIGRO
178
99
178
167
166
169
186
NORMAL
298
249
229
291
285
282
257
2005
Figura 18: Situación mensual de los equipos en Sidor.
Tomando los valores promedios mensuales de los estados de los equipos, se tiene
el gráfico de la figura 19, el cual, permite visualizar el estado del universo de muestras
programadas con los diagnósticos definitivos.
54
PORCENTAJE DE MUESTRAS ANALIZADAS
No Medidos
33%
NORMAL
42%
PELIGRO
25%
Figura 1: Promedio mensual de cumplimiento de entrega de muestras al laboratorio.
En el gráfico de la figura 19, se puede observar que del total de equipos
programados y muestreados, existe un cumplimiento promedio por parte de las áreas de
entrega de muestras del 67%, quedando un 33% de las muestras sin ser evaluadas, lo que
nos deja en total desconocimiento del estado que puedan tener esos equipos.
Del 67% de muestras analizadas, se tiene que solo el 42% (representado por 270
muestras) se encuentran en estado Normal, es decir, con todos sus parámetros bajo
valores estándares, y un 25% de muestras (representado por 163 muestras), se encuentran
en estado de Peligro, es decir, con uno o más parámetros fuera de los valores
recomendados. Si se suman los equipos en Peligro con los equipos No Muestreados, se
tiene un total de 55% de los equipos en Sidor podrían presentar daños acortando la vida
útil de los mismo, generando paradas imprevistas y grandes costos de mantenimiento.
55
CAPÍTULO IV.
APLICACIÓN DEL MODELO
Como se describe en el Capítulo anterior, la metodología dispone de varias etapas
las cuales se pueden apreciar en el flujograma de la figura 20 . Esta metodología está
basada en un método que contribuya con el cumplimiento de las mejores prácticas y
normas que permitan evaluar realmente la gestión del Laboratorio de aceites con el
objetivo de medir la condición del lubricante nuevo o usado con la finalidad de aumentar
la vida de los equipos, eliminar paradas imprevistas (a causa del estado del lubricante) y
disminuir consumos de lubricantes así como los costos de lubricación. A lo largo de este
capitulo se desarrollaran cada uno de estas etapas.
INICIO
APLIAR LA CAPA CIDAD
FÍSICA - OPERATIVA DEL LABORATORIO
TRAZABILIDAD Y MANEJO ADECUADO DE LOS RESULTADOS
DISEÑO DE INDICADORES
SELECCIÓN DE EQUIPOS A MONITOREAR
ANALISIS DE LABORATORI O ADECUADOS
TIEMPO DE RESPUESTA DEL LABORATORIO
EVALUACIÓN ECONÓMICA POR MUESTRAS
TRABAJAR BAJO NORMAS ESTABLECIDAS
ESTABLECER INVENTARIO
FIN
Figura 20: Factores a monitorear para obtener el Programa de Laboratorio.
56
4.1.-
AMPLIACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL LABORATORIO.
Capacidad Física: en la ampliación de la capacidad física del laboratorio tal como
se muestra en la figura 21, se tomaron en cuenta espacios para: área de oficina, sección
para realizar análisis que no requieran de extracción de vapores, lavadores de objetos
adicionales, la incorporación de un sanitario para el personal analista, almacenamiento de
muestras sin analizar, depósito de desperdicios, cuarto de reactivos y su respectiva área
de campanas para realizar ensayos que requieran extracción de vapores.
Capacidad operativa: para ampliar la capacidad operativa del laboratorio, se
requiere de la adquisición de nuevos equipos tales como:
a.- Contador automático de partículas (código ISO 4406).
b.- Detector de humedad.
c.- Espectrómetro infrarrojo.
d.- Equipo para evaluar la demulsibilidad.
e.- Equipo para medir la formación de espuma.
57
Figura 21: Plano propuesto de la ampliación del laboratorio de aceites
58
4.2.- MANEJO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS:
SIDOR en conjunto con la empresa ID Ingeniería poseen sistemas para manejar
todos los reportes de análisis de aceite desarrollado para usuarios que manejan un gran
volumen de información, pero para obtener soluciones inmediatas, deberá existir la
posibilidad de acceder a sus equipos seleccionados y registrados para ver todos los
reportes de análisis de aceite practicados al equipo, en los que se pueda observar y
graficar las tendencias de desgaste así como de la variación de las propiedades físicas del
aceite. La información también será enviada directamente por correo electrónico}
4.3.- INDICADORES DE GESTIÓN.
Los indicadores son mediciones que se van a implementar con la finalidad de
determinar la calidad de un proceso específico, los indicadores son siempre un medio, no
un fin, y por lo tanto son una herramienta para alcanzar la tan deseada mejora continua.
Para el laboratorio de lubricantes se diseñan los siguientes indicadores:
Efectividad de Inventario (EI): permite determinar el inventario mensual necesario para
realizar las muestras que llegan al laboratorio y no excederse en el gasto del presupuesto,
así como evitar almacenar productos peligrosos en áreas no adecuadas para ello.
Material Utilizado
EI =
* 100
(4.1)
Material Programado
Cumplimiento de entrega de muestras (CEM): determina el cumplimiento del tiempo
de entrega de muestras de cada área referido al tiempo programado por el laboratorio.
59
Día de Entrega
CEM = 100 -
* 100
(4.2)
Dia Programado
Eficiencia del laboratorio: mide el funcionamiento del laboratorio en cuanto a la
realización de los análisis y al número de muestras recibidas.
Muestras Analizadas
Eficiencia =
(4.3)
* 100
Muestras Recibidas
Efectividad de la respuesta del usuario: mide el cumplimiento de entrega de muestras
programadas para el respectivo análisis de laboratorio.
EPLP
Muestras entregadas
=
* 100
(4.4)
Muestras programadas
Tiempo de Entrega de Resultados (TER): indica el tiempo que tarda el laboratorio en
entregar el resultado de los análisis, este tiempo no deberá ser mayor a 5 días continuos.
TER
Día de entrega de resultados
=
* 100
(4.5)
Día de recepción de la muestra
Cumplimiento de las Recomendaciones del Laboratorio (CRL): expresa la cantidad
de recomendaciones realizadas por las áreas usuarias.
Recomendaciones Efectuadas
CRL
=
* 100
Recomendaciones Sugeridas
(4.6)
60
4.4.- SELECCIÓN DE EQUIPOS A MONITOREAR:
Los equipos a monitorear en el programa de lubricación, serán equipos con una
capacidad mayor a 5 lts. siempre y cuando no sean equipos críticos o componentes de un
equipo crítico, porque un equipo con menos de esta capacidad de aceite,
es mas
económico establecerle períodos frecuentes de recambio de aceite y no gastar tiempo y
recursos analizándolos, puesto que el costo de unos pocos litros de aceite es menor al
costo del tiempo y de los análisis de laboratorio. También dependerá de la frecuencia de
uso del equipo, del ambiente donde se encuentre ubicado y de las características propias
del mismo en cuanto a hermeticidad y accesorios adecuados, tales como respiraderos,
carga directa y hermética del lubricante, etc.
Los equipos de SIDOR que se analizarán en el laboratorio serán todos los
sistemas de potencia y los equipos rotativos, tales como:
•
Reductores estanco (Vol. mayor 5 lt)
•
Reductores con sistemas de recirculación de aceite.
•
Compresores.
•
Cojinetes
•
Bombas
•
Centrales hidráulicas.
•
Sistema de lubricación de cojinetes.
•
Sistema de lubricación de engranajes.
Como una herramienta para detectar el área a atacar inicialmente para la
aplicación del modelo, se realizó un estudio comparativo entre las áreas productivas de
SIDOR referido a la capacidad instalada y el consumo de aceite, con la finalidad antes
descrita de aumentar la vida de los equipos, eliminar y disminuir consumos de
lubricantes.
Se pueden describir las tres situaciones más importantes donde se presenten los
mayores valores, tales como:
61
Ø Consumo de lubricante
Ø Índice de Rotación
Ø Estado del sistema
En la figura 22 presentado a continuación, se pueden ver dos de los parámetros
antes mencionados tales como: consumo de aceite e índice de rotación, ambos términos
están estrechamente relacionados, pero el término que mas influye en la vida del equipo
es el índice de rotación (IR). Este expresa en un número adimensional la cantidad de
veces que se cambia el aceite de un equipo o de un área completa, ya sea por sustitución
total o parcial con rellenos frecuentes a causa de pérdidas de aceite en los sistemas.
Capacidad Instalada vs. Consumo de aceite.
Ejercicio 2004-2005
500000
450000
400000
Litros
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
Prerreducido
Caliente
Acerias
Servicios
B&A
Lam-fri
Capacidad
78450
284123
100385,25
41256,72
151236
443628
Cant. Litros
304386
494374
144555
54459
134600
319412
3,88
1,74
1,44
1,32
0,89
0,72
Indice de Rotación
Areas
Figura 3: Consumo de aceite por planta comparado con el IR.
62
En la figura 22, se muestra el Índice de Rotación por planta, donde vemos
Prerreducido con el mayor índice de Rotación de 3.88 y Laminación en Caliente con
1.74, si comparamos las capacidades instaladas y las cantidades de aceite consumidas por
estas dos áreas, la diferencia de Laminación en Caliente es mucho mayor, es decir,
consume mas cantidad de aceite en litros.
Se utilizará como criterio de selección el IR, como punto de partida para evaluar
el aporte que puede hacer el Laboratorio de Lubricantes en las mejoras de las condiciones
de un sector. Como punto inicial, se tomará el caso en estudio, el sector que tenga mayor
Índice de Rotación. Se puede apreciar que el área con mayor IR es Prerreducidos con un
recambio de aceite es constante, existe problemas de fugas y/o sustitución completa de
los productos por contaminación y deterioro prematuro y continuo de los mismos.
El área de Prerreducidos está constituida por varias plantas productivas, en la
tabla 4, se muestran los tipos de aceite a utilizar por planta, la capacidad instalada y el IR.
Tabla 4: Conformación del área de Prerreducidos por tipo de aceite, capacidad instalada
e IR.
Lubricación
Hidráulico
PLANTAS
CAPAC.
INST.
Consumo
2004-2005
CAPAC.
INST.cent
IR
CAPAC.
INST.estc.
20042005
IR
PREP. Y MOLIENDA
PELLETIZACIÓN
MANEJO DE
MATERIALES
180
1200
0
12688
10,57
14000
5895
10400
610
75920
25584
3,11
3,93
250
416
1,66
53
3586
1456
0,40
TOTAL PELLAS
1630
13104
8,04
19948
14596
102960
2,98
HyL
5500
208
0,04
15100
4960
29328
1,46
MIDREX I
2004
5824
2,91
1620
720
15600
6,67
MODULO A
MODULO B
MODULO C
TOTAL MIDREX II
TOTAL
REDUCCIÓN
2284
2504
2584
7372
10096
9568
12896
32560
4,42
3,82
4,99
4,42
1200
1200
1200
3600
40,21
15,08
31,89
1400
48256
18096
38272
104624
20,92
16506
51696
3,13
252512
4,08
61944
63
De la misma manera que en el análisis anterior, el criterio de análisis será
seleccionando el área con un mayor IR, pero en este caso, por tipo de producto. De la
tabla 4, se destaca que las plantas más críticas del área de Reducción son Planta de Pellas
en relación al consumo de aceite hidráulico y Midrex II compuesto por sus tres módulos
en relación al consumo de aceite de Lubricación.
Según el histórico de los dos últimos años, desde Agosto 2003 a Julio 2005, de
Planta de Pellas (aceite hidráulico) y Midrex II (aceite de lubricación) en cuanto al
comportamiento según los resultados de análisis de laboratorio, se tiene el
comportamiento reflejado en las gráficas 27 y 28 respectivamente.
64
PLANTA DE PELLAS
(Sistemas hidráulicos)
100%
90%
Porcentaje de muetras
80%
70%
60%
N/M
50%
40%
Peligro
Normal
30%
20%
10%
0%
2003/08 2003/10 2003/12 2004/02 2004/04 2004/06 2004/08 2004/10 2004/12 2005/02 2005/04 2005/06
Figura 23: Diagrama porcentual del estado de las muestras de los equipos analizados en Planta de Pellas, Agosto 2003-Julio 2005.
64
65
MIDREX II
(Sistems de Lubricación)
100%
90%
Porcentaje de muetras
80%
70%
60%
N/M
50%
Peligro
40%
Normal
30%
20%
10%
0%
2003/08
2003/10
2003/12
2004/02
2004/04
2004/06
2004/08
2004/10
2004/12
2005/02
2005/04
2005/06
Figura 24: Diagrama porcentual del estado de las muestras de los equipos analizados en Midrex II, Agosto 2003-Julio 2005.
65
66
De la figura 24, del estado de Midrex II, donde el porcentaje de muestras
normales es muy alto, podemos afirmar que esto no quiere decir que los equipos
realmente se encuentren sin ningún tipo de desgaste, debido al alto índice de rotación que
esta planta presenta, porque su aceite se está renovando continuamente y no es una
muestra confiable que nos permita identificar la vida útil ni describir una tendencia
apropiada para cada equipo.
Si analizamos la gráfica de tendencia que dibujan los reportes de los análisis de
laboratorio, tomando como ejemplo el Compresor BK 2002 del módulo B, se tiene:
Figura 25: Tendencia de partículas Compresor BK 2003
67
Figura 26: Tendencia de Partículas BK 5003
Tabla 5: Semáforo indicativo del estado de las muestras de los equipos.
68
De este conjunto de gráficas y tablas, podemos concluir prematuramente, que no
basta con realizar solo el análisis de laboratorio, sino que hay que tener la información
completa de comportamiento de un equipo porque en este caso, los semáforos indicativos
del estado, demuestran que los equipos de Prerreducidos están en un alto porcentaje de
ellos en valores normales, cuando realmente estamos analizando siempre un aceite que
tiene un constante agregado de aceite nuevo, es decir, con este método no podemos
69
predecir ni el estado de los equipos y determinar una tendencia de desgaste, ni de vida
útil.
4.5.- ANÁLISIS DE LABORATORIO ADECUADOS.
Para que un programa de mantenimiento proactivo basado en el análisis de
laboratorio del aceite en uso se le debe analizar al aceite realmente lo que se requiere para
sacar conclusiones que conduzcan a la solución de problemas, entregar los resultados con
las recomendaciones adecuadas para poder evitar el daño del equipo o sistema analizado
y establecer las frecuencias de monitoreo para hallar las tendencias y comportamiento de
cada equipo. Los análisis de laboratorio al aceite usado junto con el monitoreo de las
vibraciones en los equipos rotatorios, permite tener herramientas precisas que conducen a
una solución global de problemas que pueden llegar a ser críticos. El análisis clásico de
un aceite industrial (viscosidad, contenido de agua, número ácido total y contenido de
metales ppm) que se realice en forma aislada y sin ninguna periodicidad, no es suficiente
para tomar decisiones acerca de si el equipo puede continuar en servicio o se debe para
para desarmarlo con el fin de cambiarle las partes que posiblemente estén averiadas.
Tabla 6: Cantidad de muestra solicitada por ensayo realizado
Volumen máx. de
Volumen máx. de
muestra (ml)
solvente (ml)
100
300
25
75
TAN
60
300
Contenido de humedad
100
250
Densidad
500
700
Punto de inflamación
20
Total
805
Viscosidad (ASTM DFiltración para conteo de
partículas
1625
70
Con la capacidad actual del laboratorio y las pruebas que se realizan para reportar
un diagnóstico acertado que determine la condición del aceite usado, se debe eliminar la
prueba de Densidad, esta prueba requiere una mayor cantidad de muestra, la cual, como
se mencionó anteriormente es un problema a la hora de disponer de ese producto.
De la tabla 6, si calculamos la cantidad de muestra recibida por el laboratorio de
cada equipo con la finalidad de hacerle densidad, se tiene:
Volumen de aceite: 500 ml aceite + 700 ml solvente x 400 muestras: 480 litros de
aceite/mes
Siendo que este es un ensayo que solo se le debe realizar al aceite nuevo y que no
agrega ningún valor a la hora de diagnosticar el estado de la prueba, se debe eliminar.
Para los tipos de equipos que se encuentran en las plantas productivas, se
clasificará su criticidad, según el ambiente donde se encuentre y a partir de allí, se
determinan los análisis adecuados para cada equipo, así como la frecuencia de realización
de dichos ensayos. En el esquema de la figura 27 se representa mediante un flujograma la
determinación de los ensayos.
71
ANALISIS DE
ACEITES
EQUIPO “C”
EQUIPO “A”
CRITICIDAD
DE EQUIPO
EQUIPO “B”
BAJA
SEVERIDAD
AMBIENTE
ALTA
BAJA
MODERADA
CONTAMINACION
COD. ISO - %AGUA
ANUAL
FISICOQUIMICO
NUNCA
ESPECTROMETRIA
NUNCA, SOLO A LA CONDICION
FERROGRAFIA
ANALITICA
SEMESTRAL
ALTA
SEVERIDAD
AMBIENTE
BAJA
MODERADA
CUATRIMESTRAL
ANUAL
TRIMESTRAL
BIMES TRAL
SEMESTRAL
ANU AL Y A CONDICION
SEVERIDAD
AMBIENTE
ALTA
MODERADA
MENSUAL
QUINCENAL
TRIMESTRAL
SEMESTRAL Y A COND ICION
SOLAMENTE POR EXCEPCION O A LA CONDICION
64
Figura 27: Selección de análisis de laboratorio a realizar y frecuencia de cada ensayo.
72
Donde se tiene que la criticidad del ambiente está dada por los diferentes
contaminantes que se encuentren alrededor del equipo o sistema y está definida por la
tabla 7.
AGUA
TEMP.
SÓLIDOS MEZCLA
AGUA
B
M
M
A
TEMP.
M
B
M
A
SÓLIDOS
M
M
B
A
MEZCLA
A
A
A
M
B: baja
M: moderada
A: alta
Tabla 7: Determinación de la severidad del ambiente.
4.6.- TIEMPOS DE RESPUESTA DEL LABORATORIO
En esta sección se realizará un recorrido por las actividades generales que se
deben realizar en el laboratorio con el fin de culminar el proceso desde que la muestra
ingresa y se registra hasta que se realiza el informe final y se envía el resultado al usuario.
En el proceso de trabajo del laboratorio, también se debe considerar la disposición de los
aceites una vez analizados, los cuales a su vez, están mezclados con los solventes
empleados para realizar dichas pruebas y en la mayoría de los casos el volumen total de
esa mezcla puede duplicar el volumen total de la muestra original recibida.
73
4.6.1.- Interrelación del Laboratorio con las áreas usuarias:
Se ha establecido una conexión a través del sistema SAP con el IGAM (sistema
propio de ID Ingeniería) el cual permite realizar avisos M8 que le permite conocer al área
usuaria la actividad que deberá realizar para corregir la condición del sistema que se
encuentre fuera de valores normales en cuanto a resultados de análisis. En la figura 28, se
representa la manera sugerida de interrelación del laboratorio con las áreas usuarias.
LABORATORIO
AREA USUARIA (GT)
Inicio
PROGRAMAR TOMA
MUESTRA
PROGRAMA
TOMAR LA MUESTRA
MUESTRAS
PLANIFICAR ELTRABAJO
CON RECURSOS
ANALISIS
GENERAR UNA PM 15
RESULTADO
NO
EL RESULT. OK?
GENERA OT
EN GAM
SI
GAM ----SAP
AVISO M8
NOTIFICAR EN SAP LA
CULMINACIÓN DE ACT.
TOMAR MUESTRA
NUEVAMENTE
SAP SE CAMBIA
EL STATUS
SE CIERRA LA OT
Figura 28: Esquema propuesto de la relación entre Laboratorio - Usuario.
74
4.7.- EVALUACIÓN ECONÓMICA POR MUESTRA:
Cada análisis realizado a una muestra de aceite, conlleva insumos diferentes por
tipo de análisis, lo que origina un consumo en reactivos, materiales descartables y por
supuesto mano de obra. Los costos presentados en el capítulo 3, son un promedio
mensual en cada año, si dividimos el último monto entre el promedio de muestras
realizadas mensualmente, tenemos:
Consumo promedio mensual, año 2005: Bs. 2.280.992
Cantidad de muestras promedio analizadas: 643
Precio estimado (únicamente en insumos): Bs. 3547.42
El valor por muestra es muy pequeño por cada análisis, sin incluir la mano de
obra. Pero la intención de determinar un precio por una corrida total de análisis a una
muestra de aceite es procurar la propia evolución y mejoras del laboratorio.
Los laboratorios externos tienen precios fijados por análisis físicos, en
aproximadamente 25 a 30 dólares americanos, lo que representaría un valor en nuestra
moneda de Bs. 53750 a 64500 respectivamente.
El precio sugerido de un análisis físico químico a cargar a cada usuario se estima
en Bs. 35.000 por cada muestra.
4.8.- TRABAJAR BAJO NORMAS ESTABLECIDAS:
Como en este momento no se poseen las normas COVENIN, la propuesta es
tramitar la adquisición de dichas normas para inicializar la evaluación y la debida
certificación local.
4.9.- INVENTARIO DE INSUMOS Y MATERIALES:
Este punto está referido a mantener en sitio un inventario adecuado a la cantidad
de análisis realizados mensualmente, para de esta forma, disminuir costos de inventario y
prevenir riesgos de accidentes con el almacenamiento de reactivos inflamables y
peligrosos.
75
CAPÍTULO V.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1.- CONCLUSIONES
Con este trabajo, se puede determinar que un programa de lubricación no basta
con el entrenamiento dictado al personal de lubricación de campo, sino, que está
conformado y estructurado por una serie de elementos participantes que interrelacionados
entre sí, dan como resultado, un aumento en la vida útil de los equipos, una reducción de
costos de mantenimiento y una significativa disminución de consumos de aceite, así
como su preservación a lo largo de su tiempo de trabajo.
Entre los puntos especificados, se destaca la importancia de la entrega de
resultados a tiempo, porque un retrazo en la entrega de los resultados de laboratorio,
puede significar daños catastróficos en las maquinarias y largas paradas de planta, que
incurren en altos costos de producción y de mantenimiento.
La programación de análisis adecuados a cada tipo de maquinaría, con la
frecuencia precisa y una recomendación certera, mejora la confiabilidad del
mantenimiento, así como el rendimiento de la maquinaria.
5.2.- RECOMENDACIONES
5.2.1.- Diseñar con la ayuda del personal encargado de Sistemas, una plataforma para la
carga y consulta on-line de los resultados.
5.2.2.- Buscar la certificación de calidad por entes especializados, tales como COVENIN
y ASTM
76
5.2.3.- Involucrar al personal del laboratorio en los problemas de planta, tales como,
paradas imprevistas que no se pudieron detectar prematuramente.
5.2.4.- Tener en el laboratorio de aceites, personal propio de Sidor, quien pueda ser un
vínculo mas cercano con las áreas usuarias.
5.2.5.- Es importante que las áreas tengan imputaciones de los costos de los análisis de
laboratorio, porque esto comprometerá a los usuarios, a tener mas cuidado con la toma de
muestra ya sea en limpieza y es puntos significativos, lo que representaría una muestra
más veraz y evitaría el re-muestreo de un mismo punto así como el re-análisis.
77
BIBLIOGRAFIA
.- ALBARRACIN, Pedro. Curso de un Programa de Lubricación Proactiva. Colombia
2005.
.- ALBARRACIN, Pedro. Tribología y Lubricación Industrial y Automotriz. Tomo I.
Segunda Edición.
.- BERGERO, Horacio. El Modelo Organizativo de Mantenimiento en Sidor, Textura
Grafica.CA
.- NORIA-LANTOS, Seminario de Mantenimiento Proactivo y Análisis de Aceite.
Modulo I.
.- Practicing Oil Análisis. Marzo/Abril 2004
.- www.ingelub.com.co
.- www.wearcheckiberica.es
.- www.noria.com
.- www.oilanalisis.com
.- www.ereliabilitym.com
78
ANEXO A:
CAPACIDAD INSTALADA DE SIDOR E ÍNDICE DE ROTACIÓN.
Diferenciando por tipos de aceite y por planta, se tiene que la capacidad de Sidor
es la mostrada en la tabla 1, que se muestra a continuación:
Tabla A. 1: Capacidad instalada en cada planta de Sidor por tipo de aceite en litros.
Hidráulico
Planta
Mineral
Autoextingible
Lubricación
Morgoil
Reducción
16506
Acería
18803
B&A
28000
63236
60000
Laminación en Caliente
28000
63236
60000
Laminación en Frio
132858
81135
229635
Gruas
34676
48432
Servicios Industriales
3506
37751
Total SIDOR (lts)
335624
61944
60000
61000
21583
429327
356235
79
En esta capacidad instalada, Sidor tiene un consumo total por tipo de producto el
cual se expresa en el gráfico de la Figura 1, indicando el consumo mensual desde Julio04 a Junio-05, período que se define para la empresa como el ejercicio anual 2004-2005.
Consumo total - SIDOR (04-05)
80000
70000
60000
Lts
50000
40000
30000
20000
10000
0
Jul-04
Ago-04
Sep-04
Oct-04
Nov-04
Dic-04Período
Ene-05
Feb-05
Mar-05
Abr-05
May-05
Jun-05
Jul-04
Ago-04
Sep-04
Oct-04
Nov-04
Dic-04
Ene-05
Feb-05
Mar-05
Abr-05
May-05
Jun-05
Hidráulico
53606
68640
62192
60755
49504
60944
50752
50288
54345
64064
72384
62192
Autoext.
7904
5616
6240
13520
8736
7072
9152
7488
6448
6448
10400
14144
Lubricante
56368
44021
53456
65104
40560
66976
50128
63670
38522
46384
46006
53206
Morgoil
4368
3328
4160
832
208
1670
15869
15696
12038
57335
34286
Figura A.4: Consumo de aceite anual (Jul 04-Jun 05).
Índice de Rotación (IR).
Es un indicador que relaciona el consumo anual entre la capacidad instalada, y
expresa cuantas veces al año se cambia el volumen total del área en estudio. Si el Índice
de Rotación es mayor a la unidad, quiere decir que se ha cambiado el volumen total al
menos una vez en el año, los valores del IR por tipo de producto se muestran en la
tabla 2.
80
Tabla A.2: Índice de Rotación.
Consumo
anual
Capacidad
Instalada
IR SIDOR
Hidráulico
709666
335625
2,1
Autoextingible
103168
61000
1,7
Lubricación
624401
429327
1,5
Morgoil
149790
356235
0,4
TOTAL.
1587025
1182186
1,3
Las empresas del ramo siderúrgico que tienen prácticas operativas de
mantenimiento de clase mundial, tienen índices de rotación anual de 0.3.
81
ANEXO B:
MUESTRA DEL REPORTE ACTUAL DEL LABORATORIO.
En la tabla 3, se presenta el ejemplo de un reporte del estado mensual por equipo
emitido por el laboratorio, el cual es llamado “Semáforo”.
Tabla B.1: Reporte del estado de los equipo, línea de Decapado 2.
Normal: Cuando el equipo trabaja en condiciones completamente normales, aún así se
realiza el estudio de tendencias en cuanto a partículas, viscosidad, contenido de agua.
Peligro: Cuando la muestra sobrepasa un valor permisible y ya no se le analiza ninguna
de sus otras propiedades.
N/M: No muestreado.
En los resultados de laboratorio se reportan los valores de cada ensayo (Figura 2)
así como también el valor histórico como para que el usuario pueda ver la tendencia de
cada equipo (Figura 3)
82
Figura B.1: Reporte de los valores de los análisis de laboratorio
Figura B.2: Gráfico de tendencia de partículas
83
ANEXO C:
Tabla C.1: Valores máximos y mínimos para las diferentes pruebas de laboratorio
Tabla 4:
No
Método
Propiedad
Físico-química
01
02
Gravedad
Específica
grs / cm3
Viscosidad
cSt / 40° ó 100°C
SSU / 100° ó
210°F
ASTM
D-287
D-88
D-45
Resultado
del
análisis
05
Indice
de Viscosidad
Adimensional
D-567
Punto de
Inflamación
°C (°F).
D-92
Causa posible del
estado del aceite
Observaciones
Alta
− Oxidado.
− Contaminación con
otro aceite de mayor
viscosidad.
Baja
− Diluido.
− Contaminado
agua.
con
Alta
− 5% en aceites para turbinas de − Contaminado
con
vapor, gas e hidráulicas.
partículas sólidas.
− 10% en aceites para sistemas − Contaminado
con
hidráulicos y circulatorios.
otros aceites de
mayor viscosidad.
− 25%
en
aceites
para
reductores, compresores de
aire, refrigeración y gases.
− 25%
en
aceites
para
transferencia de calor.
− 40% en aceites automotores.
Igual
− Aceite
en
buen
estado.
− Oxidado ó diluido en
la
misma
proporción.
.
Baja
03
Valor máximo mínimo
permisible
15% de disminución.
− Diluido con gasolina
ó con ACPM.
− Contaminado
con
otro
aceite
de
menor viscosidad.
Alto
− Oxidación.
Bajo
− Contaminación con
otro aceite con un
IV menor.
− Dilución
por
combustible.
− Aditivos
de
IV
cizallados.
− Contaminado
con
otro de un mayor PI
mayor.
Alto
Bajo
No es un parámetro
fundamental para definir
si un aceite está en buen
estado ó no, pero sirve
para comprobar otras
características como la
viscosidad, el contenido
de insolubles en Pentano
y
el
Número
de
Neutralización ó TAN.
Es uno de los parámetros
más importantes para
determinar el estado del
aceite.
− 180°C mínimo en sistemas de − Dilución
transferencia de calor y en
combustible.
aceites
para
motores
a − Contaminado
gasolina y diesel.
un gas como el
− 150°C en los demás tipos de
propano,
aceite.
butano.
por
con
H2 S,
iso-
En
aceites
para
transmisiones
automáticas tipo ATF, es
importante analizar esta
propiedad porque permite
evaluar la estabilidad de
los aditivos mejoradores
de IV.
Esta
prueba
es
importante efectuársela a
aceites industriales que
trabajan en compresores
centrífugos
que
compriman gases ricos
en
H2S, propano e
isobutano.
84
No
Propiedad
Método
ASTM
Físico-química
Resultado − Valor
máximo
del
permisible
análisis
mínimo Causa posible del
estado del aceite
06
Residuos de
Carbón
Conradson
% peso.
D-189
D-524
Alto
− Hasta 0,1% por peso en los
aceites para cilindros de
compresores.
− Para otros tipos de aceite
hasta 0,5% por peso.
07
NN
ó
TAN
mgr KOH /
gr.ac.usado.
D-664
D-974
Alto
− Incremento de 0,7 en aceites Oxidado.
para reductores de velocidad
con aditivos de EP.
− Incremento de 0,3 en aceites
para reductores de velocidad
sin aditivos de EP.
− Incremento de 0,3 en aceites
para turbinas de vapor, gas e
hidráulicas, compresores y
transformadores.
− Incremento de 0,5 en sistemas
hidráulicos.
08
TBN
mgrKOH /
gr.ac. usado.
D-664
D-2896
Bajo
− La mitad del valor original en
aceites para motores Diesel
con ACPM con más de 0,5%
por peso de azufre.
− Por el método ASTM D-664
hasta 1,0 en aceites para
motores a gasolina y por el
ASTM D-2896 hasta 2,0.
09
Insolubles en
Pentano
% peso
D-893
Alto
− Hasta 0,005% en aceites para − Productos
turbinas de vapor e hidráulicas.
resultantes de la
degradación
del
− 0,004% en turbinas a gas.
aceite.
− 0,5%
en
reductores
de
− Metales
velocidad.
procedentes
del
− 0,1% en compresores de aire y
desgaste y de los
refrigeración.
aditivos de
tipo
− 1%
en
aceites
para
metálico.
transferencia de calor.
− 1,5% en aceites para motores − Carbón formado por
una
combustión
a gasolina y Diesel.
incompleta.
− 0,5% en motores a gas.
10
Productos de
oxidación ó
resinas % peso
11
Tensión
interfacial
Dinas x cm.
D-971
Baja
12
Factor de
potencia
Hz / °C.
Dilución por
combustible
% volumen
D-924
Alta
D-322
Alto
13
Observaciones
Para altas temperaturas
se debe evitar el uso de
aceites derivados del
petróleo
con
altos
contenidos de Carbón
Conradson.
Es uno de los parámetros
más importantes porque
indica el grado de
oxidación
del aceite
usado. Sin embargo, no
es definitivo en el cambio
del aceite porque pueden
haber ácidos presentes
no corrosivos ó gases
corrosivos diluidos en el
aceite que aún no atacan
las superficies metálicas
de
los
mecanismos
lubricados.
Disminución de la Es
importante
para
reserva alcalina del evaluar la capacidad
aceite automotor.
detergente-dispersante
de
los
aceites
automotores.
− 0,7 % en aceites para motores Carbón formado por
una
combustión
de gasolina.
− 1,0% en aceites para motores incompleta.
Diesel.
saber
− 18 minutos para aceites de − Contaminación con Permite
hasta qué punto
turbinas de vapor.
agua.
puede
− 20minutos
para
aceites − Oxidación
del se
centrifugar el aceite
dieléctricos.
aceite.
para retirarle el
agua.
0,3% máximo para aceites de
transformadores.
− 2% en aceites para motores a − Marcha en vacío a
gasolina.
baja temperatura.
5% en aceites para motores − Anillos y / o cilindros
Diesel.
gastados.
Permite
analizar
problemas de desgaste
en los anillos y camisas
del motor.
85
No
Propiedad
Método
ASTM
Físico-química
Resultado Valor
máximo
del
permisible
análisis
mínimo Causa posible del
estado del aceite
Observaciones
14
Demulsibilidad
Emulsión /
tiempo
D-1401
Alta
Se considera que el aceite tiene Contaminación
con
buena demulsibilidad si se excesiva cantidad de
separa totalmente del agua en un agua.
minuto. El resultado se expresa
como (40-40-0)1’ ; ó sea 40 cc de
aceite, 40 cc de agua y 0 cc de
emulsión. En turbinas industriales
son permisibles hasta 3 cc ó ml
de emulsión en 1 hora.
En aceites automotores no se
evalúa esta característica.
Permite
verificar
el
contenido
de aditivos
anti-emulsionantes que
aún le quedan al aceite
usado.
15
Estabilidad a la
espuma
ml ó cc / min
D-892
Alta
− 25% máximo de volumen en − Bajo nivel de aceite.
aceites
para
turbinas − Entrada de aire en
industriales.
la succión de la
− Para otros tipos de equipos,
bomba.
incluyendo aceites de tipo − Contaminación del
automotriz, el fabricante lo
aceite con agua.
especifica.
En aceites de circulación
es importante que tengan
baja tendencia a la
formación de espuma.
16
Agua y
sedimentos
% volumen
D-95
D-96
Alto
Se
debe
drenar
periódicamente el agua
del cárter ó cambiar los
retenedores del equipo
que se encuentren en
mal estado.
18
Corrosión al
cobre
adimensional
D-130
Alto
− 0,2% para cualquier tipo de − Condensación
de
aceite.
agua.
− 0,005%
para
los
de − Sellos
o
transformador.
retenedores en mal
estado.
− 0,0073%
para
los
de
refrigeración.
− Falta el tubo de
ventilación en el
carter.
Hasta 3a en mecanismos donde − Oxidación
del
hay cobre ó bronce (metales
aceite.
blancos).
− Contaminación con
agua.
− Contaminación con
un gases como el
H2S.
19
Herrumbre
Adimensional
D-665
Pasa
No pasa
20
Contenido de
ceniza
% peso
D-482
D-874
21
Punto de anilina
°C (F)
D-611
23
Estabilidad a
oxidación
Hr / NN
D-943
Baja
22
Rigidez
dieléctrica KV
D-877
D-1816
Baja
Cuando el aceite se ha
contaminado con H2S,
muestra un elevado valor
de corrosión, pero se
puede restituir a su valor
original con sistemas de
recuperación por vacío
(diálisis).
Hierro en presencia de Esta
prueba
es
aceite
contaminado importante hacérsela a
con agua.
los aceites contaminados
con agua que lubrican
mecanismos de acero.
0,1%
En un aceite usado se
puede incrementar por
partículas
metálicas
provenientes
del
desgaste ó por contaminantes del medio
ambiente.
Permite determinar la
composición de la base
lubricante:
parafínica,
nafténica o aromática.
Por debajo de 1000 horas para − Inestabilidad de la
un NN de 2,0.
base lubricante.
− Bajo contenido de
aditivos
antioxidantes.
.
24 KV mínimo en aceites para Contaminación
con Cuando llegue a 18 KV,
transformadores
y
para agua.
se puede reacondicionar
compresores de refrigeración.
el aceite ó se debe
analizar la posibilidad de
cambiarlo de acuerdo
con el valor del TAN.