El laboratorio en la enseñanza de la ingeniería: Una visión integral en el aprendizaje de la función mantenimiento

El uso de los laboratorios en los procesos de enseñanza y de investigación es de una importancia invalorable debido a que el trabajo práctico implica la verificación y el hallazgo y previene de la acción de “encasillar” cuando sólo se utiliza la información de los libros, además de que permiten mostrar el fenómeno y comportamiento de ciertos procesos, así como complementar el trabajo desarrollado en el aula de clase.

El Laboratorio de lubricantes de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, UNEXPO está ubicado en el Departamento de Ingeniería Mecánica del Vicerrectorado Barquisimeto. Inicia actividades en el año 2001 y tiene una doble función de contribuir en la formación de los estudiantes que están cursando las carreras de Ingeniería Mecánica e Ingeniería Metalúrgica a través de la materia Tribología, así como el apoyo a la investigación de grupos de la propia Universidad.

En el pensum de estudios de la carrera Ingeniería Mecánica, la asignatura Tribología se encuentra ubicada en el 7mo semestre y entre sus objetivos se busca crear nuevas actitudes que ayuden a los alumnos a comprender y a valorar el conocimiento para integrarlo a lo cotidiano en el plano de la Gestión del Mantenimiento al cual se enfrentarán en el campo laboral.

En la figura No. 1 se observa el laboratorio de lubricantes, que nace con la intención de involucrar al estudiante en una de las principales técnicas predictivas para determinar el estado de un equipo a través del monitoreo de la condición del aceite lubricante mediante el ejercicio de la dimensión práctica del proceso formativo de los profesionales, con la finalidad de:

  • Aumentar la confiabilidad y disponibilidad de los equipos,
  • Detectar a tiempo fallas potenciales,
  • Prolongar la vida útil del equipo,
  • Detectar parámetros inadecuados del funcionamiento de los equipos, y
  • Determinar el período óptimo del cambio de aceite.
Figura No. 1 – Laboratorio de lubricantes
Figura No. 1 – Laboratorio de lubricantes

El espacio físico del laboratorio está dividido en dos secciones; en la primera se encuentran los equipos para la ejecución de las prácticas con la finalidad de determinar las propiedades físico-químicas de aceites y grasas lubricantes. La siguiente sección es ocupada por bancos didácticos que sirven de apoyo en el proceso de enseñanza y que con su funcionamiento someten a prueba productos lubricantes y elementos de máquina a fin de evaluar su comportamiento.

Las prácticas que se realizan en el laboratorio para determinar propiedades físico-químicas de aceites y grasas lubricantes están fundamentadas en las Normas ASTM y COVENIN, y en procedimientos establecidos. Entre ellas están:

  1. Determinación de la viscosidad cinemática, @40°C y 100°C.
  2. Determinación del punto de inflamación por copa abierta.
  3. Determinación del punto de fluidez.
  4. Determinación de la gravedad API, método del Hidrómetro.
  5. Determinación del contenido de residuo de carbón, método Ramsbotton.
  6. Determinación del color ASTM.
  7. Determinación del color SAYBOLT.
  8. Determinación de las características de demulsibilidad.
  9. Determinación del contenido de sedimentos y agua por centrifugación (en crudos).
  10. Crepitación.
  11. Determinación del punto de goteo.
  12. Determinación de la consistencia de grasas lubricantes, método del cono de penetración.

Como complemento al desarrollo de estas prácticas se han diseñado y construido en la Universidad bancos didácticos que tienen dos usos; por una parte para ilustrar en la práctica las formas de lubricación por baño y por salpique de transmisiones por engranajes y transmisiones piñón/cadena, y la forma de lubricación por presión para cojinetes deslizantes y para rodamientos. El mecanismo de accionamiento de estos bancos didácticos es por un moto-reductor que transmite movimiento a una pareja de ejes con sus respectivos soportes, el aceite lubricante recircula debido a la acción de bombas que están acopladas directamente a los ejes. Por otra parte, estos equipos también se utilizan para el desarrollo de investigaciones basadas en análisis de aceite, donde a partir de ciertos parámetros y variables, a saber:

1) Nivel del lubricante en el tanque (lubricación por salpique), 2) Caudal de lubricante para la lubricación por baño en engranajes o piñón/corona según sea el caso, y, 3) Caudal de lubricante para la lubricación de cojinetes deslizantes y rodamientos, como resultados se obtienen la temperatura de trabajo y el estudio de la condición a través del monitoreo de las propiedades del lubricante dependiendo del número de horas de trabajo al someter a prueba el equipo con su propia carga de trabajo (figuras No. 2 y 3). Actualmente, está en proyecto la instalación de los elementos necesarios de instrumentación y control para monitorear velocidad, temperatura, presión y nivel con la finalidad de llevar esta información a un computador y crear bases de datos que permitan establecer relaciones entre estos parámetros y los resultados de las propiedades físico-químicas del lubricante.

Estos estudios permiten diagnosticar, tratar y actuar, partiendo de modelos de equipos industriales, en la solución de problemas de confiabilidad en lubricación.

Figura No. 2 – Banco didáctico
Figura No. 2 – Banco didáctico
Figura No. 3 – Banco didáctico
Figura No. 3 – Banco didáctico

En esta misma área está instalado un banco de prueba conformado por un motor de combustión interna Diesel de 4 cilindros acoplado a un freno hidráulico con carga variable (Figura No. 4), con la finalidad de evaluar el comportamiento del lubricante del motor bajo ciertas condiciones. Este equipo se utiliza como banco didáctico demostrativo de los elementos que lo conforman y en los que está involucrada la Tribología, y además se utiliza para realizar trabajos de investigación.

Figura No. 4 - Motor de combustión interna Diesel de 4 cilindros acoplado a un freno hidráulico
Figura No. 4 – Motor de combustión interna Diesel de 4 cilindros acoplado a un freno hidráulico

Algunos de los equipos para realizar las prácticas de laboratorio han sido diseñados y construidos o reacondicionados en las instalaciones de la Universidad, entre los que se encuentran la determinación del punto de fluidez, características de demulsibilidad, la determinación de la consistencia y el punto de goteo. Cada uno de estos proyectos, así como los bancos didácticos, han sido desarrollados por estudiantes de la carrera de Ingeniería Mecánica como trabajo de grado para cumplir con su requisito y obtener el título.

Entre los trabajos de Investigación que se han realizado en el laboratorio, se encuentran:

  1. Aplicación de mantenimiento predictivo. Caso estudio análisis de aceite usado en un motor de combustión interna (MCI), trabajo presentado en la Conferencia LACCEI 2013, que consistió en el estudio del comportamiento de las propiedades físico-químicas del lubricante utilizado en un MCI. Entre las variables operativas consideradas están el funcionamiento sin carga a una velocidad constante. La experimentación consistió en muestrear cada 15 horas de funcionamiento hasta llegar a 150 horas, que una vez evaluadas la Viscosidad, metales por emisión RDE, Infrarrojo en aceites usados, humedad y TBN (procedimientos fueron desarrollados por el Laboratorio de lubricantes de Industrias Venoco), reflejaron la condición y el efecto de los diversos parámetros involucrados en el funcionamiento del motor.
  2. Estudio del comportamiento de la degradación de un aceite lubricante usado en motores de combustión interna a través de la prueba de la mancha de aceite. (Figura No. 5). Consiste en la construcción de los elementos y elaboración de los procedimientos necesarios para obtener, registrar y almacenar en forma digital la imagen de la mancha de aceite procedente de una muestra que procede de un MCI, con la finalidad de alimentar una base de datos para el soporte del sistema para la determinación de la degradación del lubricante.
Figura No. 5 – Dispositivo para la obtención y registro de la mancha de aceite
Figura No. 5 – Dispositivo para la obtención y registro de la mancha de aceite

Conclusiones

Con el cúmulo y calidad de resultados obtenidos a lo largo de muchos años por los estudiantes de la asignatura tribología y grupos de investigación de la UNEXPO en el laboratorio de lubricantes, se puede evidenciar que la acción práctica de ensayar, verificar y comparar resultados, hace de nuestros egresados un personal altamente calificado y proactivo en cuanto al conocimiento adquirido en el tema de la lubricación y en el uso de una de las técnicas predictivas para el diagnóstico de la condición. La Educación en Análisis de Aceites y Grasas lubricantes se mantiene como una herramienta valiosa para el Especialista en Lubricación de maquinarias que conoce el equipo, el lubricante y el resto de las variables que conforman el Sistema Tribológico. Base fundamental para tomar las acciones necesarias con el fin de incrementar la vida útil del activo.

Autor: Francisco J. Sañdivia S.
Ingeniero Mecánico
MsC. Mantenimiento Industrial
MLT I – MLA I
Asesor técnico en Lubricación Docente UNEXPO
Venezuela
Correo: fsaldivi@gmail.com

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