Tribología aplicada al mantenimiento

Los técnicos de mantenimiento enfrentan a diario situaciones donde los elementos de máquinas sufren desgaste prematuro, aumentan su temperatura o presentan comportamientos anómalos sin una causa evidente. En muchas ocasiones, estos problemas no se deben a defectos mecánicos visibles, sino a una mala gestión del contacto entre superficies. Aquí es donde entra la tribología industrial: una disciplina esencial que permite entender y controlar el desgaste y la lubricación de componentes.

A lo largo de esta guía técnica profundizaremos en los tipos de sistemas de lubricación y cómo se seleccionan, mecanismos comunes de desgaste y cómo prevenirlos. Adicionalmente, abordaremos cómo seleccionar lubricantes según el tipo de máquina y aplicación, y qué información se puede obtener del análisis de aceite y cómo usarla para mantenimiento predictivo.

A través de esta guía, los técnicos de planta, supervisores de mantenimiento y responsables de confiabilidad podrán entender y mejorar la gestión de sus equipos rotativos, sistemas hidráulicos, reductores u otras máquinas críticas.

¿Qué es la tribología?

La tribología es la ciencia que estudia la interacción entre superficies en movimiento relativo, enfocándose en tres aspectos clave: lubricación, desgaste y fricción. Sin embargo, en el entorno industrial, el interés principal se centra en los procesos de lubricación y desgaste, ya que tienen un impacto directo en la vida útil de los equipos, el consumo de energía y la disponibilidad operativa.

Tribología - Enciclopedia Británica

"Es el estudio de la interacción entre superficies deslizantes. Abarca tres temas: fricción, desgaste y lubricación. La fricción se caracteriza generalmente como una rama de la física o la ingeniería mecánica, el desgaste forma parte de la ciencia de los materiales de la metalurgia, mientras que la lubricación es una rama de la química. La tribología es, por lo tanto, un tema interdisciplinario complejo."

Desde una perspectiva técnica, la tribología permite entender cómo se comportan componentes como cojinetes, engranajes, ejes o guías lineales cuando entran en contacto bajo condiciones de carga, temperatura y velocidad. Su aplicación en mantenimiento no solo permite prevenir degradaciones críticas, sino también optimizar intervenciones, seleccionar lubricantes adecuados y diseñar rutinas predictivas más precisas.

¿Por qué es importante para el mantenimiento?

En operaciones industriales, la mayoría de los modos de desgaste, sea adhesivo, abrasivo, por fatiga o corrosión, pueden gestionarse eficazmente aplicando principios tribológicos. Por ejemplo:

• Un sistema de lubricación bien implementado puede evitar contacto metal-metal y reducir el deterioro por abrasión.

• El uso de un lubricante con propiedades inadecuadas puede acelerar el desgaste superficial, incluso si las condiciones operativas están dentro del rango normal.

• La ausencia de monitoreo de contaminantes en aceites puede conducir a fallas funcionales y pérdida de eficiencia en componentes críticos.

La tribología también es el puente entre ingeniería y mantenimiento. Permite que decisiones operativas (como cambiar el tipo de aceite, instalar un sensor de temperatura, o variar la frecuencia de análisis de lubricante) tengan fundamento técnico real.

¿Qué beneficios ofrece la lubricación industrial?

Diariamente, muchos técnicos observan problemas como sobrecalentamiento, ruido excesivo o desgaste irregular en componentes como rodamientos, cadenas o reductores. Estos síntomas suelen tener una causa común: una lubricación deficiente, mal aplicada o mal seleccionada.

Esta sección responde a una pregunta fundamental para cualquier técnico de mantenimiento: ¿para qué sirve la lubricación industrial y cómo se debe aplicar correctamente?

¿Qué es la lubricación industrial?

La lubricación industrial es el proceso mediante el cual se introduce un fluido (aceite o grasa) entre dos superficies en contacto relativo para reducir la fricción, disipar calor y proteger las superficies contra el desgaste y la corrosión. Aunque suene simple, su implementación efectiva es una de las claves para garantizar la disponibilidad y confiabilidad de los activos.

En un entorno industrial, la lubricación no solo cumple con el rol de evitar contacto metal-metal: también permite prolongar la vida útil de componentes críticos, mantener tolerancias funcionales y evitar daños por microdesgaste o contaminación.

Las 6 principales funciones de la lubricación en máquinas industriales

Una lubricación bien aplicada tiene impactos medibles en el desempeño del equipo. Estas son sus funciones técnicas más relevantes:

1. Reducción del contacto directo entre superficies: Se forma una película lubricante que separa físicamente los elementos móviles (por ejemplo, entre rodillo y pista en un rodamiento).

2. Disipación de calor: El lubricante transporta el calor generado por la fricción hacia zonas menos críticas o hacia sistemas de enfriamiento.

3. Reducción del desgaste: Minimiza fenómenos como la abrasión, el gripado o la fatiga superficial al eliminar irregularidades de contacto.

4. Protección contra la corrosión: Forma una barrera física que evita el contacto con humedad o agentes químicos agresivos.

5. Control de contaminantes: Captura partículas metálicas o polvo externo, permitiendo su filtrado o separación (especialmente en aceites circulantes).

6. Sellado parcial: En algunas aplicaciones, el lubricante también actúa como sello para evitar el ingreso de suciedad o la fuga de fluidos internos.
   
   

¿Dónde se aplica la lubricación en planta?

La lubricación industrial está presente en casi todos los sistemas mecánicos. Algunos de los más comunes en mantenimiento se describen a continuación:

• Rodamientos (grasa o aceite): en motores, ventiladores, cintas transportadoras.

• Reductores de velocidad: con aceites de alta viscosidad y análisis periódicos.

• Engranajes y cajas de transmisión: requieren control de carga, temperatura y limpieza.

• Cadenas y guías lineales: necesitan aplicación frecuente de aceites específicos.

• Sistemas hidráulicos: lubricación secundaria mediante el propio fluido hidráulico.

• Motores y compresores: lubricación integral con sistemas cerrados.

El éxito de la lubricación depende tanto de la selección del producto como del sistema que se utilice para aplicarlo, como veremos en la siguiente sección.

¿Cuáles son los tipos de sistemas de lubricación existentes?

Muchos técnicos de mantenimiento se enfrentan a situaciones donde el lubricante es correcto, pero el método de aplicación no lo es. Por ejemplo, una bomba de lubricación desregulada o un sistema manual que depende demasiado del operador. Esto puede provocar sobreconsumo de aceite, desgaste irregular y paradas imprevistas.

En esta sección explicamos los principales tipos de sistemas de lubricación industrial, sus aplicaciones más comunes y cómo elegir el más adecuado para cada activo.

¿Qué es un sistema de lubricación?

Un sistema de lubricación es el conjunto de mecanismos que permiten aplicar el lubricante de forma controlada, precisa y eficiente. Su función es asegurar que el lubricante llegue al punto de contacto, en la cantidad correcta y en el momento justo, sin depender completamente de la intervención manual del operador. Según el diseño y nivel de automatización, estos sistemas pueden ser simples, como una aplicación manual con pistola de engrase, o complejos, como un sistema centralizado con programación automática y sensores de caudal.

Elegir el sistema adecuado no solo optimiza el uso del lubricante, sino que reduce riesgos operativos, evita sobrecargas por fricción, y permite mantener constante la película lubricante en condiciones variables como altas temperaturas, cargas intermitentes o zonas de difícil acceso.

¿Cómo elegir el sistema correcto para cada equipo?

La selección del sistema de lubricación debe partir de un análisis técnico que tenga en cuenta tanto las características del activo como el entorno operativo. Por ejemplo, en una caja reductora sellada, un sistema por baño de aceite puede ser suficiente; en cambio, en una línea de producción continua con múltiples puntos de engrase, es más conveniente un sistema centralizado automático.

También influyen variables como el tipo de lubricante (grasa o aceite), la accesibilidad física al punto de contacto, la criticidad del equipo, la frecuencia deseada de lubricación, e incluso el grado de automatización del proceso de mantenimiento.

Tomar esta decisión correctamente impacta de forma directa en indicadores como el tiempo medio entre mantenimientos, el consumo de repuestos, el desempeño energético de la maquinaria y la reducción de intervenciones no programadas. Un mal sistema, aunque se utilice un buen lubricante, puede acelerar el desgaste en lugar de prevenirlo.

⚠️ Recomendación práctica

Una mala selección del sistema de lubricación puede anular el efecto positivo del mejor lubricante. Por eso es fundamental evaluar las condiciones reales de operación antes de elegir, y en lo posible, implementar sistemas automatizados para equipos críticos o de difícil acceso.

¿Cómo seleccionar el lubricante adecuado?

Seleccionar el lubricante correcto va mucho más allá de elegir entre grasa o aceite. Técnicos de mantenimiento se enfrentan a menudo con preguntas como:

• ¿Cuál es la viscosidad adecuada?

• ¿Cómo influye la temperatura o la velocidad de trabajo?

• ¿Puedo usar el mismo lubricante en rodamientos y reductores?

Una mala decisión en esta etapa puede derivar en desgaste acelerado, pérdida de eficiencia, contaminación o fallas mecánicas prematuras.

Tipos de lubricantes y su uso en mantenimiento industrial

En términos generales, los lubricantes industriales se dividen en dos grandes grupos: aceites y grasas.

• Los aceites se emplean principalmente en sistemas con circulación o en componentes que requieren enfriamiento y limpieza continua, como cajas de engranajes, sistemas hidráulicos o compresores.

• Las grasas, en cambio, se utilizan cuando se necesita una lubricación más persistente, especialmente en puntos de difícil acceso, componentes sometidos a carga elevada o en condiciones ambientales agresivas.

La elección entre uno u otro depende del tipo de mecanismo, la forma de aplicación, la velocidad de operación y las condiciones ambientales del entorno.

Los 6 factores técnicos para elegir un lubricante

Para tomar una decisión adecuada, es necesario considerar los siguientes parámetros:

1. Viscosidad: Es el parámetro más crítico. Una viscosidad demasiado baja no protege correctamente; una muy alta genera resistencia excesiva. Se recomienda seguir los grados ISO VG para aceites industriales, adaptando la selección a la temperatura de operación y al tipo de carga.

2. Tipo de carga y velocidad: Cargas pesadas y bajas velocidades requieren lubricantes con aditivos antidesgaste (EP). Para equipos que trabajan a alta velocidad (como motores eléctricos o husillos), se prefieren aceites más ligeros o grasas con base sintética.

3. Condiciones ambientales: En entornos con alta humedad, polvo o agentes corrosivos, se deben usar lubricantes con aditivos anticorrosivos o con mayor estabilidad térmica. En exteriores, las grasas con espesantes complejos (como complejo de litio) ofrecen mejor resistencia al lavado por agua.

4. Compatibilidad de materiales: Algunos aditivos pueden ser agresivos para juntas, retenes o materiales blandos. Siempre revisar la hoja técnica del producto y la compatibilidad con los materiales del equipo.

5. Intervalo de relubricación: Lubricantes con mayor resistencia a la oxidación o base sintética pueden alargar los períodos entre recambios, lo que impacta positivamente en la productividad y el costo operativo.

6. Recomendaciones del fabricante: Es clave revisar el manual del equipo, que suele especificar el tipo de lubricante, viscosidad y características mínimas requeridas.
   
   

⚠️ ¿Y qué pasa si elijo mal?

Usar un lubricante con viscosidad inadecuada puede causar microdesgaste, formación de barnices, aumento de temperatura y degradación de sellos. También se incrementa el riesgo de fricción metal-metal, acelerando el desgaste de componentes críticos como rodamientos, engranajes y cojinetes. Incluso una grasa mal seleccionada puede generar sobrepresión, dificultar el giro libre o retener contaminantes.

Cuando una máquina empieza a generar ruido, vibración o pérdida de rendimiento, muchas veces se asume que el problema está en el diseño o en la calidad del componente. Sin embargo, en la mayoría de los casos, el desgaste es el resultado de procesos físicos mal controlados. Para un técnico de mantenimiento, conocer los tipos de desgaste más comunes y cómo se producen es esencial para aplicar acciones correctivas y preventivas de forma efectiva.

¿Qué es el desgaste y por qué ocurre?

El desgaste es la pérdida progresiva de material de una superficie sólida como resultado del contacto con otra superficie, bajo condiciones de carga, movimiento y entorno. A diferencia de la rotura o el colapso mecánico, el desgaste suele ser un proceso lento y acumulativo, pero puede derivar en fallos graves si no se detecta a tiempo.

La norma DIN 50320 clasifica el desgaste en diferentes mecanismos, que dependen del tipo de interacción entre las superficies, la presencia de partículas, la lubricación y las condiciones ambientales. Estos son:

• Desgaste adhesivo.

• Desgaste abrasivo.

• Desgaste por fatiga superficial.

• Desgaste corrosivo.

• Desgaste mixto o combinado.

En la práctica, muchos componentes sufren mecanismos de desgaste combinados. Por ejemplo, una bomba puede presentar abrasión por partículas, adhesión por mal arranque y corrosión por condensación interna. Esto hace que la prevención no dependa solo del lubricante, sino de una gestión completa del entorno operativo.

¿Cómo prevenir el desgaste de forma efectiva?

La prevención del desgaste comienza por identificar correctamente el mecanismo dominante en cada componente y aplicar medidas específicas:

• Mantener una lubricación continua y con la viscosidad adecuada.

• Controlar la contaminación de los lubricantes mediante análisis y filtración.

• Aplicar intervalos de relubricación acordes al uso real del equipo.

• Seleccionar materiales compatibles con las condiciones de operación (carga, temperatura, velocidad).

• Monitorear condiciones críticas como vibración, carga, temperatura y presión.

Además, implementar programas de mantenimiento predictivo que incluyan inspecciones, análisis de aceite y monitoreo en línea puede anticipar el inicio del desgaste antes de que se traduzca en daños reales.

¿Qué es el análisis de aceite y cómo se usa en mantenimiento predictivo?

Técnicos de mantenimiento suelen cambiar el aceite por rutina o ante síntomas visibles, como temperatura elevada o pérdida de presión. Sin embargo, en muchos casos eso significa actuar tarde. El análisis de aceite es una herramienta predictiva que permite anticipar fallas antes de que ocurran, detectar contaminación o desgaste interno, y alargar la vida útil del equipo.

En esta sección explicamos qué es el análisis de aceite, qué parámetros evalúa, y cómo se integra dentro de un programa de mantenimiento predictivo. Su implementación práctica puede marcar la diferencia entre mantener un activo disponible o detener una línea de producción por una parada inesperada.

¿Qué es el análisis de aceite y sus parámetros de evaluación?

El análisis de aceite consiste en la recolección y estudio sistemático de muestras de lubricante en uso, con el objetivo de evaluar su estado, detectar contaminación y observar señales tempranas de desgaste mecánico en el equipo. Se realiza en laboratorios especializados y combina técnicas físicas, químicas y espectrométricas para ofrecer un diagnóstico preciso del estado del fluido y del activo.

Este análisis permite tomar decisiones técnicas basadas en evidencia, evitando mantenimientos innecesarios o, por el contrario, corrigiendo desviaciones antes de que se conviertan en problemas graves.

Un análisis de aceite puede incluir los siguientes elementos, según el objetivo de cada estudio:

• Viscosidad: determina si el lubricante mantiene su capacidad de separación de superficies. Variaciones indican oxidación, dilución con combustible o contaminación con agua.

• Índice de acidez (TAN) o alcalinidad (TBN): muestran si el aceite ha comenzado a degradarse químicamente.

• Contenido de agua: detectar humedad o condensación que puede generar corrosión.

• Presencia de metales: indica desgaste interno de componentes (hierro, cobre, cromo, aluminio).

• Contaminantes sólidos: partículas externas (sílice, polvo), internas (hollín, residuos), o productos del proceso.

• Aditivos: evalúa si los elementos activos del aceite siguen funcionando (antioxidantes, EP, detergentes).
  
  

¿Para qué tipos de equipos se recomienda?

El análisis de aceite es especialmente útil en equipos lubricados por circulación o con grandes volúmenes de aceite, como:

• Reductores de velocidad

• Compresores

• Motores industriales

• Turbinas

• Sistemas hidráulicos

• Cajas de engranajes cerradas

• Maquinaria pesada de obra o minería

También es recomendable en cualquier activo crítico cuya parada no planificada represente un alto costo operativo.

¿Con qué frecuencia se debe analizar el aceite?

No existe un intervalo único válido para todas las máquinas. La frecuencia debe adaptarse a cada equipo, considerando:

• Criticidad del activo: Si la parada del equipo afecta producción o seguridad, el análisis debe ser más frecuente.

• Tipo de aplicación: Equipos sometidos a cargas cíclicas, ambientes contaminantes o altas temperaturas requieren seguimiento más estrecho.

• Volumen de aceite: Sistemas con gran cantidad de lubricante se benefician de extender los intervalos, pero requieren monitoreo para asegurar calidad.

• Tipo de lubricante: Aceites minerales suelen degradarse antes que los sintéticos. También influye la formulación (EP, antioxidantes, etc.).

• Historial del equipo: Equipos con antecedentes de desgaste acelerado, sobrecalentamiento o contaminación requieren análisis más frecuentes.

Existen herramientas que calculan la periodicidad de análisis de aceite considerando las múltiples variables antes mencionadas.

Fracttal, por ejemplo, ofrece una calculadora gratuita de frecuencia de análisis de aceite donde puedes ingresar los datos de tu operación y recibir una recomendación rápida, basada en criterios técnicos validados. Esto permite estandarizar criterios en plantas con muchos equipos, sin caer en la subjetividad o el exceso de análisis innecesarios.

La tribología dentro de un programa de mantenimiento basado en condición (CBM)

Muchos equipos de mantenimiento ya realizan análisis de aceite, inspecciones visuales o monitoreo de vibración. Sin embargo, pocas veces se integra toda esa información bajo una estrategia estructurada de mantenimiento basado en condición. Y menos aún se entiende que la tribología, a través de la lubricación y el análisis de desgaste, es uno de los pilares técnicos del CBM.

En resumen, la tribología aporta dos herramientas clave al mantenimiento basado en condición:

Análisis de aceite: Permite identificar desgaste interno, contaminación o degradación del lubricante. Es una ventana directa al estado de componentes como rodamientos, engranajes, bombas y sistemas hidráulicos.

Gestión avanzada de lubricación: Incluye selección adecuada del lubricante, frecuencias optimizadas, sistemas automatizados de aplicación y control de contaminación. A través de estas prácticas se evita el desgaste prematuro, se reducen las fricciones internas y se mejora el rendimiento energético de los equipos.

En conjunto, estas acciones tribológicas permiten detectar desviaciones tempranas que, si no se corrigen, derivarán en modos de falla que afectarán al activo durante su vida útil.