¿Las Máquinas Realmente se Desgastan? La Verdad Sobre la Longevidad de las Máquinas y el Mantenimiento

El viejo adagio de que la muerte y los impuestos son inevitables a menudo se extiende a las máquinas. Si bien una máquina que genera ganancias está sujeta a impuestos, ¿es su desaparición igualmente cierta?

El profesor emérito del MIT Ernest Rabinowicz identifica tres fuerzas primarias que erosionan la utilidad de las máquinas: obsolescencia, accidentes y degradación de superficies.

La obsolescencia es la piedra angular del progreso tecnológico. Si bien algunos dispositivos (como el engrasador introducido por Oscar Zerk en los años 1920) han permanecido prácticamente inalterados, la mayoría de los equipos modernos, especialmente automóviles, enfrentan obsolescencia funcional mucho antes de volverse físicamente inoperables.

Los accidentes y la agencia humana pueden acortar dramáticamente la vida de una máquina. Dos máquinas idénticas operando en condiciones idénticas pueden exhibir confiabilidad muy diferente simplemente por habilidad del operador o fallas de diseño introducidas durante la fabricación.

El tercer factor, la degradación de superficies, cae bajo el reino de la tribología, el estudio del desgaste, fricción y lubricación. Rabinowicz lo divide en daño químico y mecánico.

• Inhibidores de corrosión inadecuados o degradados en lubricantes
• Lubricantes que se oxidan rápidamente y generan ácidos
• Aceites de cárter con reserva de alcalinidad insuficiente
• Intervalos excesivos de cambio de aceite
• Contaminación de aceite con agua o ácidos
• Crecimiento biológico en el sistema de aceite
• Humedad en tanques, cárteles y compartimentos de lubricación
• Temperaturas de operación que exceden límites del lubricante
• Uso de aditivos anti-desgaste químicamente agresivos
• Almacenamiento inadecuado de equipos y protección insuficiente contra humedad
• Lubricantes incompatibles con sellos, químicos o tratamientos de superficie

La degradación mecánica de superficies se divide en abrasión, fatiga y adhesión, representando aproximadamente el 50% de los retiros de máquinas. A continuación, un vistazo más cercano a cada modo y cómo mitigarlos.

Ernest Rabinowicz del MIT describe las causas que reducen la utilidad de las máquinas.

Abrasión de Dos Cuerpos

El desgaste de dos cuerpos, que constituye alrededor del 20-30% de pérdidas abrasivas, ocurre cuando dos superficies se deslizan una contra otra, como un eje dentro de un cojinete fijo. La superficie más dura ara o entalla la más blanda. Aunque no siempre evitable, a menudo puede controlarse asegurando una película de aceite suficiente, diseño adecuado de cojinete, gestión de temperatura y previniendo desalineación, sobrecarga o arranques en seco.

Abrasión de Tres Cuerpos

Cuando una partícula sólida extraña se infiltra en el contacto entre dos superficies, puede ocurrir abrasión de tres cuerpos. Estas partículas microscópicas, a menudo invisibles, pueden actuar como mini herramientas de corte, dañando ambos lados del contacto. Estudios sugieren que hasta el 80% del desgaste total en maquinaria puede provenir de este mecanismo. El culpable es típicamente polvo aerotransportado que se incorpora a los lubricantes. Higiene estricta, filtración y análisis de aceite rutinario pueden eliminar la mayoría de estas partículas, previniendo efectivamente esta forma de desgaste.

Fatiga

La fatiga se manifiesta como micro-picaduras que escalan a macro-picaduras y, finalmente, descamación. Es más pronunciada en contactos rodantes como líneas de paso de dientes de engranajes y pistas de rodamientos. Rugosidad superficial, dureza, viscosidad del lubricante, concentración de carga y tamaño de contaminantes influyen en la iniciación de fatiga. La mayoría de estas variables pueden controlarse mediante elecciones de diseño y mantenimiento disciplinado. Un fabricante líder de rodamientos afirma que con eliminación de partículas, sus rodamientos pueden lograr "vida infinita".

Desgaste Adhesivo (Rayado/Agallado)

El desgaste adhesivo ocurre bajo condiciones de deslizamiento límite cuando dos superficies metálicas se unen y luego se separan, a menudo produciendo daño inmediato. Cargas pesadas y movimiento lento exacerban este fenómeno. Si bien el inicio es rápido, la tasa de desgaste puede reducirse operando dentro de cargas nominales, usando aditivos activos de superficie o empleando lubricantes sólidos. Diseño, fabricación y puesta en marcha adecuados típicamente mantienen el desgaste adhesivo al mínimo.

Las Máquinas No Solo Mueren… A Veces Son Asesinadas

Para muchos equipos, prevenir el desgaste es un desafío formidable, pero no imposible. Una máquina bien mantenida y correctamente lubricada puede, en muchos casos, disfrutar de una vida útil efectivamente infinita. La clave radica en controlar los factores ambientales y operativos que aceleran la degradación de superficies.

En ingeniería de confiabilidad, el riesgo se define como la probabilidad de falla multiplicada por la consecuencia. Si bien las consecuencias pueden estar fuera de nuestro control directo, la probabilidad puede reducirse drásticamente mediante prácticas de mantenimiento informadas. Las fallas de agencia humana (derivadas de capacitación insuficiente, métricas de desempeño poco claras o cultura de confiabilidad débil) son inversamente proporcionales a la probabilidad de falla.

Muchos equipos de mantenimiento enfrentan una paradoja: una máquina está rota porque nunca se le dio servicio, o porque se le dio servicio incorrectamente. Reenfocar el problema aclara que la ignorancia (ya sea de prevención o de falla en curso) causa el problema. El conocimiento, no solo la acción, es el antídoto.

Así, aunque las máquinas experimentan desgaste, el mantenimiento adecuado, la capacitación del operador y el diseño robusto pueden mitigar esta "mortalidad". Los verdaderos culpables son a menudo individuos bien intencionados que simplemente carecen del conocimiento para proteger el equipo.

Jim Fitch, Presidente y Consultor Técnico Senior en Noria Corporation, aporta décadas de experiencia práctica en lubricación, análisis de aceite, tribología e investigaciones de fallas de maquinaria. Sus clientes incluyen Michelin, Timken, John Deere, Caterpillar, Duke Energy, International Paper, Cummins y U.S. Steel.