SELECCIÓN DEL ACEITE LUBRICANTE
El aceite lubricante reduce la fricción entre superficies que se
deslizan entre sí, conduce fuera de la zona el calor que genera este
deslizamiento y protege a las superficies metálicas contra el desgaste abrasivo
y la corrosión. Para poder realizar estas funciones, el lubricante debe tener
la viscosidad adecuada, debe fluir en suficiente volumen y por una trayectoria apropiada,
debe estar limpio, y su composición química debe ser acorde a las condiciones
de trabajo [1]. Todas estas propiedades deben tomarse en cuenta en la selección
del lubricante para un reductor de velocidad. Generalmente, la placa y el
manual de mantenimiento del reductor de velocidad indican el grado de
lubricante que debe emplearse, pero es el usuario quien determina qué
composición química del aceite es más conveniente para la aplicación, las
condiciones de operación y el medio ambiente.
ESPECIFICACIONES DEL ACEITE LUBRICANTE
Las especificaciones que deben considerarse al seleccionar un aceite
lubricante son:
·
Su
viscosidad
·
El
volumen y trayectoria del flujo
·
Su
composición química.
VISCOSIDAD
La viscosidad mide la facilidad con la que fluye el aceite, a medida que
la viscosidad disminuye, hay menor resistencia al movimiento. Al seleccionar un
aceite lubricante, su viscosidad es la propiedad más importante a considerar. La
viscosidad óptima es la menor requerida para que se forme una película
suficientemente gruesa para que haya separación total entre las superficies
[1], una viscosidad menor permitiría el contacto directo entre las superficies
metálicas y una viscosidad mayor exigiría trabajo adicional por parte del
accionamiento.
 El
grosor de la película de aceite es función de la carga, la velocidad de
deslizamiento y la viscosidad del aceite |
El grado ISO VG (Viscosity Grade) de un aceite representa su
viscosidad cinemática en cSt a 40°C [10]. Es común que la placa de datos y el
manual de mantenimiento recomienden el grado del aceite lubricante para un
reductor de velocidad, pero éstos trabajan a temperaturas diferentes a los 40°C.
Por lo general, los aceites fluyen con más facilidad, es decir, tienen menor
viscosidad, a temperaturas más elevadas. El índice de viscosidad (IV) indica
qué tanto cambia la viscosidad al cambiar la temperatura. Un mayor IV significa
que la viscosidad es más estable ante cambios en la temperatura [3]. Pero, en
última instancia, corresponde al usuario del reductor de velocidad especificar una
composición química del aceite que satisfaga los requerimientos para las
condiciones de reales de operación.
Comparado con los aceites minerales, los aceites sintéticos tienen un punto de fluidez más bajo, permitiendo operación a temperaturas más bajas, y un IV más elevado, ofreciendo mejor desempeño a temperaturas más elevadas. Sin embargo, se tiene que cambiar el aceite con más frecuencia (a menudo encontramos intervalos del orden de 2,500 horas), con costos asociados al reemplazo del aceite y a los tiempos de paro. También hay problemas de compatibilidad, que abordaremos más adelante, en la sección de composición química.
VOLUMEN Y TRAYECTORIA DEL FLUJO
Debe haber suficiente aceite dentro del entramado de los engranajes para
mantener las superficies separadas. Esto puede lograrse mediante alguno de los
siguientes métodos, que generalmente se diseñan como parte integral del
sistema, pero que pueden requerir modificación una vez que el reductor de
velocidad entra en operación:
·
Salpiqueo
·
Goteo
·
Rocío
o Chorro
·
Lubricación
forzada
·
Niebla
·
Mezcla
aire-aceite
SALPIQUEO.
Es el método de lubricación más simple y probablemente el más usado. Engranes y
cojinetes giran parcialmente sumergidos en el aceite lubricante y lo llevan o
lo salpican a las superficies que lo requieren. Se pueden agregar anillos para
catapultar el aceite cuando el salpiqueo de los engranes y rodamientos no es
suficiente para alcanzar todas las superficies en deslizamiento o rodaje. El
aceite salpicado caerá directamente o encontrará el camino de regreso al
depósito, y el movimiento de los componentes parcialmente sumergidos removerá
el aceite del depósito, promoviendo la disipación de calor a través de las
paredes de la caja. Este sistema es adecuado para aplicaciones de trabajo
ligero a medio, pero puede no serlo para cargas o velocidades elevadas, que
pueden requerir mayor cantidad de aceite para lubricar las superficies en
deslizamiento y/o para disipar calor que se genera.
LUBRICACIÓN
MEDIANTE CHORRO DE ACEITE. Las bombas, el depósito de aceite y el sistema de
enfriamiento, con intercambiadores de calor aire-aceite o agua-aceite,
generalmente están fuera de la caja. Las bombas pueden ser accionadas mediante
tomas de fuerza o por motores eléctricos independientes. Un sistema de ductos y
tuberías permite que se lancen chorros de aceite a los componentes giratorios.
 |
| Cortesía de Artec Machine Systems |
LUBRICACIÓN
FORZADA. La película de lubricante entre las superficies de los cojinetes no se
puede formar antes de que comience el movimiento. Para evitar que haya contacto
directo entre las superficies metálicas al iniciar el movimiento, se puede
inyectar aceite a presión para separarlas. Cuando la máquina alcanza su
velocidad de operación, la película de aceite se forma automáticamente y,
generalmente, ya no se requiere seguir inyectando el aceite a presión
NIEBLA DE
ACEITE [4]. Haciendo pasar aire comprimido a través de un Venturi o un vórtice
se extrae aceite de un depósito pequeño, formando una mezcla de pequeñas gotas
de aceite suspendidas en el aire. Los componentes giratorios del reductor de
velocidad entran en contacto con estas gotas, atrapando suficiente aceite para
formar una película adecuada del lubricante. Las ventajas principales son:
·
No
requiere cambios de aceite
·
Utiliza
menos aceite
·
Hay
un menor consumo de lubricante
·
Menor
fricción y temperatura de operación
·
La
presión de la niebla impide el ingreso de contaminantes
·
Menor
desgaste con incremento en la vida útil de los componentes
·
Menor
monto de inversión
El flujo
debe ser laminar para evitar que, al chocar con las paredes de los ductos, las
gotas de aceite dejen de formar parte de la niebla. La desventaja principal de
este sistema es que la niebla a menudo se escapa del interior de la caja, dejando
una nube desagradable y potencialmente peligrosa en los alrededores,
especialmente si se lubrica mediante niebla a motores, máquinas o reductores de
velocidad en proximidad.
MEZCLA
AIRE-ACEITE. Se trata de un concepto similar a la niebla, una mezcla de aire
con pequeñas gotas de aceite llega a las superficies que requieren lubricación.
Sin embargo, avances tecnológicos en la dosificación del aceite que fluye en la
mezcla, y en el suministro de la mezcla, permiten que al pasar entre los
engranes y rodamientos, el aire salga prácticamente libre de aceite, eliminando
la nube de aceite que dejan los sistemas tradicionales en el ambiente.
COMPOSICIÓN QUÍMICA
Como se mencionó en la sección de Viscosidad, hay diferencias en el
índice de viscosidad entre los aceites nafténicos y los parafínicos, y los
aceites sintéticos ofrecen varias ventajas. Sin embargo, se pueden agregar
aditivos disueltos o suspendidos en el aceite para mejorar sus propiedades. Al
elegir la composición exacta del aceite lubricante para una aplicación en
particular, se debe tener en cuenta la saturación y compatibilidad de los
aditivos en la mezcla [5]. Algunos aditivos comúnmente usados para lubricar
engranes, rodamientos y cojinetes son:
- Depresores del punto de fluidez, permiten que el aceite fluya a temperaturas más
bajas
- Antiespumantes, promueven la capacidad de lubricación y permiten mayor disipación de
calor a través de las paredes de la caja
- Antioxidantes, evitan el deterioro del aceite debido a la oxidación y reducen la
adherencia de barniz en los dientes de los engranes
- Inhibidores de corrosión, forman una película protectora (amarillo) que mantiene la humedad
(negro) separada de las superficies metálicas, protegiéndolas de la corrección.
- Detergentes,
limpian las impurezas del aceite minimizando la tendencia de los contaminantes
a aglutinarse en grumos que pueden formar un lodo que daña los componentes
giratorios.
- Agentes antidesgaste, impiden el contacto directo entre las superficies metálicas, reduciendo
la pérdida de material.
- Aditivos EP (extrema presión), forman una capa de sacrificio (negro) que
reduce la fricción manteniendo separados lo picos de rugosidad de las
superficies metálicas mientras se deslizan dentro del régimen de lubricación limítrofe
[1]. No se requieren agentes antidesgaste ni aditivos EP cuando la película de
aceite es suficientemente gruesa para mantener separadas las superficies
metálicas (regímenes hidrodinámico y elasto-hidrodinámico). Los aceites con
aditivos EP tienen una baja resistencia al corte, pero una alta temperatura de
transición de solido a líquido.
· Los
dos tipos de aceites sintéticos, a base de polialfaolfinas (PAO) [6] y a base
de glicol- polialcalino (PAG) [7], no son compatibles entre sí y nunca deben
mezclarse. Todo el sistema debe ser minuciosamente drenado cuando se cambia el
tipo de aceite sintético.
· Los
aceites PAO generalmente son compatibles con los aceites minerales, reduciendo
el riesgo de insolubilidad al cambiar de aceite mineral a uno de base PAO.
· Los
reductores de velocidad se prueban en fábrica usando aceites minerales y se
embarcan sin aceite, pero a las partes internas se les aplica un compuesto que
las protege contra la corrosión. En caso de usar un lubricante tipo PAG, el
sistema debe quedar completamente limpio antes de agregar el aceite lubricante.
La mayoría de los aditivos se desgastan al atrapar contaminantes o al adherirse
a las superficies metálicas. Ya sea mineral o sintético, el aceite debe
cambiarse periódicamente para recuperar los aditivos perdidos durante la
operación normal del equipo.
CONCLUSIÓN.
La propiedad más importante del aceite lubricante es su viscosidad a
temperatura de operación. Es común que los fabricantes de los reductores de
velocidad especifiquen el grado del aceite que ofrecerá una viscosidad adecuada
para las condiciones de operación, y el método de suministro del aceite es un
componente integral del diseño del reductor de velocidad. Una vez que las
opciones de selección del lubricante han sido acotadas por estos criterios, el
usuario final deberá determinar, preferiblemente con ayuda de un experto en
lubricación, el tipo de aceite, los aditivos que mejor se adapten a la
aplicación y las prácticas de mantenimiento que promuevan el mayor rendimiento
del aceite.
PRÓXIMOS ARTÍCULOS
La limpieza del aceite es crucial para que los engranes y rodamientos
alcancen la vida útil de diseño. En el artículo anterior [1] vimos como las
partículas sólidas suspendidas en el aceite pueden provocar desgaste abrasivo e
incrustaciones en superficies en deslizamiento o rodaje. En los artículos
venideros hablaremos de otros contaminantes, análisis de aceite y monitoreo de
condición.
AGRADECIMIENTOS:
Este artículo está basado
principalmente en la segunda parte, “Lubrication” del seminario “Gearbox Field
Inspections” AGMA Gear Expo – 30 JUNIO 2016 presentado por Artec-machine
Systems.
Bibliografía:
[1] http://componentesmecanicos.blogspot.com/2022/04/
[2] https://www.machinerylubrication.com/Read/926/gear-oils
[3] https://www.machinerylubrication.com/Read/28956/lubricant-viscosity-index
[4] https://www.machinerylubrication.com/Read/799/oil-mist-lubrication
[5] https://www.machinerylubrication.com/Read/31107/oil-lubricant-additives
[6] https://www.machinerylubrication.com/Read/31106/polyalphaolefin-pao-lubricants
[7] https://www.machinerylubrication.com/Read/930/pag-synthetic-oil
[8] https://www.machinerylubrication.com/Read/1723/air-contamination
[9] https://www.machinerylubrication.com/Read/434/dissolved-water-oil-sensor
[10] https://www.machinerylubrication.com/Read/213/iso-viscosity-grades
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