LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (DÉCIMA PARTE)

EQUIPAMIENTO PARA LUBRICACIÓN:

 

Una vez conocidos los diferentes tipos de lubricantes existentes, es también importante conocer el equipamiento para la lubricación que cubre un universo de dispositivos que iremos conociendo en estos dos últimos artículos referentes al tema general tratado durante los últimos meses. A estos dispositivos podremos clasificarlos así:

 



LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (NOVENA PARTE)

LUBRICACIÓN DE RODAMIENTOS

Otros importantes elementos de maquinaria, como son los rodamientos y sus cojinetes deben de operar de manera confiable, ellos tendrán que ser lubricados adecuadamente para evitar el contacto directo metal - metal entre los cuerpos que conforman el rodamiento (cuerpos, pistas y jaulas).

La elección de un lubricante adecuado y el método de lubricación para cada tipo de rodamiento son de suma importancia, como también un correcto mantenimiento.

Una amplia gama de grasas y aceites, se encuentra disponible para la lubricación de los rodamientos, también existen lubricantes sólidos para condiciones extremas de temperatura.  Aunque es posible establecer una proporción aproximada de cómo están estos distribuidos según aplicaciones: 

La elección de un lubricante depende principalmente de las condiciones de funcionamiento, es decir, el rango de temperaturas y velocidades, así como la influencia del medio ambiente circundante. Las temperaturas de funcionamiento más favorables se obtienen cuando se aplica la cantidad mínima de lubricante, para una lubricación fiable del cojinete.

 

Hay dos expresiones consideradas básicas que ayudan en la selección del lubricante:

Sin embargo, cuando el lubricante tiene funciones adicionales, como la disipación de calor se pueden requerir cantidades adicionales de lubricante. El poder lubricante en los rodamientos poco a poco pierde sus propiedades lubricantes como resultado de un trabajo mecánico, el envejecimiento y la acumulación de contaminación. Por lo tanto, es necesario que la grasa se recargue o se renueve, y que el aceite se cambie en intervalos regulares.

 

Cada fabricante recomienda para sus cojinetes de rodamiento una velocidad máxima para la lubricación con grasa dependiendo de su tipo de tamaño, así como de la velocidad de rotación. Estos límites deben ser respetados y en ningún caso debe utilizarse grasa para un cojinete de rodamiento operando por encima de estas velocidades.

 

Debe tenerse también presente el hecho de que usualmente estas velocidades están referidas a cojinetes instalados con el anillo (o aro) exterior fijo y con el aro interior girando. Si se tratara el caso inverso, es decir, anillo interior fijo y el anillo exterior girando, la velocidad máxima permisible para lubricación deberá reducirse en un 50%. Si los cojinetes están montados en forma vertical, será necesario una reducción de un 25% en la velocidad máxima permitida.

LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (OCTAVA PARTE)

GRASAS PARA ENGRANAJES (¿Cuándo y cómo emplearlas?)

A diferencia de los aceites, para las grasas, su aplicación en engranajes no es muy amplia debido a que tienen muy poca capacidad refrigerante y porque las partículas contaminantes tienden a ser atrapadas y son difíciles de eliminar.

Se utilizan algunas veces en la lubricación de engranajes que operan a bajas velocidades y bajas cargas, son comúnmente utilizadas en engranajes abiertos y cajas de engranajes que tienden a dejar escapar aceite; también se utilizan en engranajes que operan intermitentemente, porque las grasas tienen la ventaja de mantener una película de lubricante en los dientes del engranaje, aunque estos no estén girando, lo que permite proporcionar lubricación inmediatamente son arrancados.

Las grasas semifluidas sintéticas son particularmente adecuadas para lubricar unidades de engranajes "de por vida". Las grasas para engranajes son blandas, para minimizar la fricción, hacerla algo más fluida y para limitar la tendencia de los engranajes a cortar un canal en la grasa y dejar el diente del engranaje seco.

Caso específico de engranajes de corona y sinfín:

En algunas ocasiones, donde hay un cierto desgaste del conjunto y donde además hay pérdidas de lubricante, se puede colocar una grasa 00 con muy buena eficiencia. Se debe recordar que la lubricación de la grasa está dada por el aceite base con que está formulada. La recomendación que hay dar, es verificar previamente la temperatura de trabajo del sinfín-corona ya que la grasa no disipa el calor tanto como el aceite.

LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (SEPTIMA PARTE)

Lubricación de Engranajes en general:

Uno de los factores fundamentales para el óptimo desenvolvimiento y máxima vida útil de engranajes, sin lugar a dudas, es el concerniente a la lubricación de los mismos sean estos cerrados (o de cajas reductoras) o abiertos (como los utilizados en grandes molinos). Además de la corrosión y el desgaste progresivo de los dientes, se habla hoy en día del llamado "micropitting" o "fatiga de las superficies  en los engranajes" que empieza a partir de grietas microscópicas y cuyo origen es precisamente el de la lubricación defectuosa. Veamos la siguiente imagen referencial.

Cabe preguntarse aquí entonces: ¿No es suficiente con ceñirse estrictamente a las recomendaciones y especificaciones de las fichas técnicas de los reductores y los lubricantes?. La respuesta es obviamente que no, dado que los fabricantes no conocen a ciencia cierta las condiciones de trabajo (en especial las de mayor exigencia o las no previstas) en que operarán los productos o equipos diseñados.

Para este caso por ejemplo, no bastará únicamente el "trabajar con un buen aceite" y "reemplazarlo de acuerdo a lo que dice mi placa u hoja técnica", es necesario además:

• Hacer inspecciones fotográficas y de molde, periódicas (semestral o anualmente) para evaluar el desgaste de los dientes.
• Análisis del aceite mediante toma de muestras, ello para evaluar la condición del aceite y del reductor.
• Inspecciones termográficas, que si bien pueden ser más costosas, pueden ser más reveladoras e implicar un ahorro de mantenimiento correctivo o reemplazo que pudieron ser innecesarios con un diagnóstico temprano.
• Análisis de fallas por causa raíz, que implica no repetir los mismos errores en diferentes equipos.

¿Y respecto a la selección de aceites?

 

El fabricante del equipo en su catalogo de mantenimiento especifica las características del aceite que se debe utilizar, para que los mecanismos del equipo trabajen sin problema alguno hasta alcanzar su vida de diseño.

Es muy importante que el fabricante sea claro al especificar el aceite, de lo contrario, el usuario del equipo se debe poner en contacto con él para que le aclare las dudas que pueda tener. Las recomendaciones del aceite a utilizar el fabricante del equipo las puede dar de las siguientes maneras:

1- Especificar el nombre y la marca del aceite a utilizar y las equivalencias en otras marcas de lubricantes.

2- Dar el grado ISO del aceite y las demás propiedades físico-químicas del aceite, como índice de viscosidad, punto de inflamación, punto de fluidez, etc.

3- Dar la viscosidad del aceite en otro sistema de clasificación de la viscosidad como AGMA, ó SAE.

4- Dar la viscosidad del aceite en cualquier sistema de unidades de medida como SSU, SSF, °E, etc, y las demás propiedades físico-químicas del aceite.

 

En cualquiera de las formas anteriores, como el fabricante puede especificar el aceite a utilizar en un equipo, es muy importante que él especifique la temperatura de operación a la cual va a trabajar dicho aceite en el equipo y la temperatura ambiente para la cual se recomienda utilizarlo, de lo contrario, si el fabricante solo especifica el grado ISO del aceite, es factible que se presenten problemas de desgaste erosivo ó adhesivo a corto ó a largo plazo en los mecanismos lubricados. De no estar disponible esta información, el usuario se debe contactar con el fabricante del equipo y que se la envíe lo más pronto posible.

LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (SEXTA PARTE)

¿Por qué es importante una grasa y qué la hace diferente del aceite en la lubricación?.

Anteriormente hemos indicado que conforme aumenta la velocidad en la aplicación particular, se requerirá que el lubricante sea menos viscoso, y lo contrario si es que la carga en la aplicación aumenta. Así tenemos, por ejemplo, el caso de los rodamientos, que soportan cargas tanto estáticas como dinámicas, pero a la vez tienen partes móviles que al girar y hacer contacto con las diferentes superficies del mismo, requerirán un lubricante para aliviar los efectos de la fricción, y al mismo tiempo "que éste no se escurra". Tenemos entonces que recurrir en este caso a las grasas.

 

Grasas son entonces lubricantes que deben permanecer en su lugar, manteniendo un aceite disponible para cuando una pieza (cojinete, rodamiento, eje, etc.) lo requiere. Para esto podemos considerar que es como aceite en una esponja. La esponja saturada por aceite está sentado en el cojinete o su mazo esperando que la pieza chupe el aceite que necesite. La grasa tiene que ser resistente a las fuerzas de gravedad, fuerzas centrífugas, presiones, etc.

 

La dureza de la grasa se llama CONSISTENCIA, y es medida por un péndulo que se coloca sobre la grasa para medir cuanto penetra. Esta penetración es medida y tomada como referencia por la National Lubricating Grease Institute (NLGI) de EEUU para identificar la consistencia de las grasas. Precisamente la denominación NLGI es la que nos indicará esta característica:

 

En un artículo anterior hemos indicado en forma esquematizada además que las grasas se componen de un aceite base, un espesante y aditivos que son de tres tipos: ANTIOXIDANTES, ANTI-CORROSIVOS y ANTIDESGASTE (conocidos como EP o de extrema presión). Ahora citaremos , teniendo presente todo lo indicado anteriormente, algunas consideraciones prácticas, que dicho sea de paso, derribarán algunos mitos respecto a las grasas que conocemos:

 

 • Las grasas “multi-propósito” normalmente son formuladas con aceite básico entre ISO 150 y ISO 220, ya que esta es la viscosidad más común para los diseños típicos de reductores y rodamientos.

 

• Las grasas “multi-propósito” pueden tener aditivos o no. Solamente la ficha técnica y el precio indicará la protección que provee.

 

• La “grasa para chasis” no tiene una especificación técnica ni requerimiento en términos generales. En algunas marcas tendrá aditivos EP, en otras no.

 

• La “grasa para rodamientos” tampoco tiene una especificación técnica. El vendedor debería preguntar “¿Qué rodamientos?” “¿Cuántas rpm?” “¿Qué temperatura?” “¿Donde se aplica y cómo?”.

 

• La “grasa azul” o “grasa roja” tampoco tiene especificación técnica. Es un colorante que cada marca pone a sus grasas para facilitar el uso en una planta, identificando sus grasas.

 

EL SKYLON Y EL MOTOR SABRE

Tal vez ya muchos lectores y amigos conocen acerca de este proyecto inglés, el SKYLON, que se remonta al año 1982 y cuyos prototipos estarán listos aún de aquí a 5 años, pero se tratará sin duda de una verdadera revolución en el campo aeronáutico civil o militar. El presente artículo versará más precisamente acerca de los motores (reactores) llamados SABRE que impulsan al SKYLON, no obstante podemos irnos haciendo una idea general del avión en sí y donde es que van ubicados los motores. Veamos algunas imágenes del diseñador, la empresa REACTION ENGINES LIMITED.

 



Nosotros describiremos (en español) el motor SABRE en los aspectos más relevantes de la ingeniería y funcionalidad.

Es necesario destacar que el SABRE no es ni un motor convencional ni cohete motor a reacción, sino un híbrido que utiliza aire del ambiente a bajas velocidades / altitudes, y se almacena oxígeno líquido a mayor altitud.

En la parte delantera del motor hay una entrada de cono simple que ralentiza el aire a velocidades subsónicas utilizando dos reflexiones de choque. Parte del aire pasa entonces a través de un pre-enfriador en el núcleo central, y el resto pasa directamente a través de un anillo de derivación. El núcleo central de SABRE detrás del pre-enfriador utiliza un turbo-compresor que funciona siguiendo un ciclo Joule-Brayton de helio gaseoso que comprime el aire y lo inyecta a cuatro cohetes de ciclo combinado de las cámaras de combustión del motor de alta presión. El oxígeno también alimenta a la unidad de combustión, utilizando una turbobomba.

¿Cuál es la función del pre-enfriador?

A medida que el aire entra en un motor a velocidades supersónicas / hipersónicos, se vuelve muy caliente debido a los efectos de compresión. Las altas temperaturas son tradicionalmente tratadas en motores a reacción mediante el uso de cobre pesado o materiales a base de níquel, mediante la reducción de la relación de presión del motor, y por estrangulación de nuevo en el motor a las velocidades más altas para evitar la fusión. Sin embargo, para un avión como Skylon, tales materiales pesados son inutilizables, y maximizar el empuje es necesario para levantar vuelo a la mayor brevedad minimizando las pérdidas por efecto de la gravedad. En lugar de ello, el uso de un circuito de refrigerante de helio gaseoso enfría drásticamente el aire desde 1000 ° C a -150 ° C en un intercambiador de calor evitando al mismo tiempo la licuefacción del aire o bloqueo de la congelación de vapor de agua. Este intercambiador es el "pre-enfriador".

El turbocompresor y el ciclo Brayton de Helio.

Como se indicó más arriba, el turbocompresor es accionado por una turbina de gas que ejecuta un ciclo Brayton de helio, en lugar de por los gases de combustión como en un motor a reacción convencional. El turbocompresor es accionado por el calor de desecho recogido por el ciclo de helio. El helio "caliente" del pre-enfriador de aire se recicla por enfriamiento en un intercambiador de calor con el combustible de hidrógeno líquido. El ciclo Brayton, refrigera las partes críticas del motor y al mismo tiempo acciona las turbinas. El calor pasa entonces del aire al helio. Esta energía térmica se utiliza para alimentar varias partes del motor y para vaporizar hidrógeno quemado en las cámaras de combustión.

En el video siguiente podremos apreciar una animación completa del funcionamiento de los motores, resumiendo gráficamente lo explicado más arriba.

Estimados amigos. Este es el mes de aniversario del blog y por he elegido un tema especial. Las próximas entregas continuaremos con lo referente a lubricación industrial. Sean bienvenidos quienes visiten y se unan a nuestra página de Facebook. Esperamos como siempre sus comentarios e inquietudes. Un cordial saludo para todos.

LUBRICACIÓN INDUSTRIAL (QUINTA PARTE)

El otro producto de importancia en la lubricación son las GRASAS, que a diferencia de los aceites, soportarán condiciones de operación muchísimo más adversas y su selección dependerá de muchos otros factores, conforme se irá viendo más adelante.
¿Pero básicamente cómo está formada una GRASA INDUSTRIAL?, veamos el esquema siguiente:

 

Las grasas están entonces constituidas por tres ingredientes fundamentales cuyas proporciones determinarán las características finales deseadas para una aplicación particular. En el caso de la maquinaria industrial, por ejemplo, son bastante comunes las grasas para rodamientos:

 

 

Algunas grasas, como iremos viendo más adelante, y gracias precisamente a los espesantes y/o aditivos, es que tendrán un color que no necesariamente es aquel al que estamos "habituados" a ver.

 

Poco a poco iremos conociendo de cerca estos productos entonces, tanto a nivel de características físico-químicas, como de aplicaciones específicas. Nos veremos en los próximas publicaciones.