Tom Bishop, PE
Especialista Sénior de Soporte Técnico de EASA
La lubricación es requerida para reducir la fricción entre los elementos rodantes y las partes estáticas de los rodamientos. Al hacer esto, el lubricante también ayuda a prevenir incrementos de temperatura excesivos y a disipar parte del calor generado. En este artículo discutiremos algunas de las características y propiedades clave de los aceites y grasas lubricantes.
Características de las grasas
La tecnología de las grasas continúa siendo un tema complejo a medida que se desarrollan nuevas fórmulas para ayudar a resolver problemas prácticos. Normalmente estas soluciones implican cambiar el tipo, la dureza y los porcentajes de jabón; cambiar los tipos de aceite, la viscosidad y el porcentaje; y modificar otros aditivos. Las grasas lubricantes cuidadosamente seleccionadas son efectivas en aplicaciones industriales para reducir la fricción y el desgaste mecánico. Desde un punto de vista puramente químico, son mezclas formadas por:
- Un 75 % de aceite lubricante
- Un 15 % de espesante
- Hata un 10 % de aditivos
Las bases de las grasas están hechas con aceite mineral o sintético como aceite de éster, aceite de hidrocarburo sintético o aceite de éter. A la base se le añade un espesante y otros aditivos. Las propiedades de las grasas están determinadas principalmente por el tipo de aceite base utilizado y por la combinación de un agente espesante y varios aditivos. En general, las grasas con aceites base de baja viscosidad son más adecuadas para bajas temperaturas y altas velocidades, y las grasas con aceite base de alta viscosidad tienen características superiores de alta temperatura y alta carga.
Los agentes espesantes se combinan con aceites base para mantener el estado semisólido de la grasa. Las bases que se utilizan como espesantes son jabones metálicos y no jabones. Los espesantes de jabón metálicos incluyen litio, sodio, calcio y aluminio. Los espesantes sin base de jabón se dividen en dos grupos: Inorgánicos (p. ej., gel de sílice, bentonita) y orgánicos (p. ej., poliurea, fluorocarbono). Nota: La poliurea es un espesante orgánico sintético que se ha utilizado ampliamente en los rodamientos de los motores eléctricos porque puede soportar temperaturas superiores a 250 °F (120 °C).
Varias características especiales de la grasa, como los límites del rango de temperatura, la estabilidad mecánica y la resistencia al agua, dependen principalmente del tipo de agente espesante utilizado. Por ejemplo, una grasa a base de sodio es generalmente pobre en propiedades de resistencia al agua, mientras que las grasas con poliurea y otros jabones no metálicos como agente espesante son generalmente superiores en propiedades a altas temperaturas. Se agregan varios aditivos a la grasa según el propósito. Los aditivos típicos incluyen antioxidantes, aditivos de extrema presión (aditivos EP), antioxidantes y anticorrosivos. Para rodamientos sujetos a cargas pesadas y/o cargas de choque, se debe utilizar grasa con aditivos de extrema presión. Los antioxidantes se agregan a la grasa utilizada en la mayoría de los tipos de rodamientos.
La consistencia es un índice que indica la dureza y fluidez de la grasa. Cuanto mayor sea el número del NLGI (Instituto Nacional de Grasas Lubricantes), más dura será la grasa. Para la lubricación de rodamientos de bolas o rodillos, se utilizan grasas con números de consistencia NLGI de 1, 2 y 3 (vea la Tabla 1). Un número más bajo indica que una grasa es más blanda y fluye mejor, mientras que un número más alto es una grasa más firme (más dura) y que tiende a permanecer en su lugar, lo cual es útil cuando las fugas son una preocupación.
Mientras que la consistencia de los lubricantes de aceite se mide en términos de viscosidad, la consistencia de la grasa se mide en niveles de penetración. La penetración es la profundidad, en décimas de milímetro, a la que un cono con peso estándar se hunde en la grasa en las condiciones prescritas. El valor de penetración de las grasas se ve afectado por las variaciones en la viscosidad del aceite. Los aceites de alta viscosidad tienden a hacer que las grasas sean más rígidas, por lo que funcionan bien para cargas más pesadas. Los aceites de mayor viscosidad en las grasas también son menos susceptibles a la atomización y dilución a temperaturas más altas. Los aceites de baja viscosidad se utilizan para cargas reducidas y temperaturas más bajas. Las variaciones en el porcentaje de aceite presente en las grasas también afectan su valor de penetración.
Los aditivos se utilizan para modificar las propiedades de la grasa. Los aditivos comunes incluyen antioxidantes, rellenos y agentes humectantes. Los antioxidantes se utilizan para retrasar el deterioro de las grasas. A menos que una máquina esté montada de modo que haya una carga de empuje en los rodamientos, generalmente se recomienda usar una grasa sin aditivos de extrema presión (EP), que pueden acortar la vida útil de la grasa.
Las grasas para fines especiales están disponibles para aplicaciones de alta y baja temperatura, incluidas las sintéticas para temperaturas muy altas y muy bajas. Estas grasas sintéticas especiales están generalmente diseñadas para lidiar con problemas específicos, principalmente temperaturas muy altas. De estos, quizás los más comunes son las grasas de silicona, que utilizan aceites de silicona en lugar de aceites minerales. También hay grasas sintéticas con características de bajo ruido. Tenga en cuenta que, si bien las grasas especiales suelen ser adecuadas para sus aplicaciones específicas, por lo general no son óptimas en rangos de temperatura y aplicaciones promedio.
Probando las propiedades de las grasas
Existen muchas pruebas estandarizadas para determinar las diversas propiedades de la grasa. Aquí se describen cuatro de las más importantes. Las pruebas de penetración y de penetración trabajada determinan la rigidez o movilidad de la grasa. Se utilizan como medida de las propiedades de canalización o autonivelación de la grasa. La tasa de oxidación o las propiedades de envejecimiento se verifican con pruebas aceleradas. Las grasas oxidadas forman lubricantes pobres y tienden a acelerar la corrosión.
La tasa de sangrado, o la tasa a la que el aceite tiende a separarse del jabón, también es una consideración importante. La elección juiciosa de una grasa con la tasa de sangrado adecuada puede compensar la severidad de la aplicación. Las propiedades de emulsificación de las grasas también son importantes, especialmente para aplicaciones húmedas. Una grasa que se emulsiona fácilmente normalmente se eliminaría del rodamiento con mucha facilidad en aplicaciones húmedas. Al mismo tiempo, este tipo de grasa disiparía mejor pequeñas cantidades de humedad.
Características de los aceites
Los aceites lubricantes tienen una composición mucho más simple en comparación con las grasas. La sección de prueba de las propiedades de los aceites de este artículo también proporciona detalles sobre las características de los aceites lubricantes.
Prueba de propiedades de los aceites
Por lo general, los fabricantes o mezcladores de lubricantes utilizarán pruebas de calificación para asegurarse de que la mezcla de lubricantes cumpla con los criterios mínimos establecidos. Las propiedades del aceite y las pruebas descritas aquí son algunas de las más importantes y útiles.
La Tabla 2 enumera las características típicas aplicables a un aceite de turbina que se describen aquí. Considerada la propiedad más importante de un lubricante, la viscosidad sirve para formar una película lubricante, enfriar los componentes de la máquina y sellar y controlar el consumo de aceite. Los líquidos que son resistentes al flujo o que fluyen lentamente, como la miel o el jabón para platos, tienen una alta viscosidad. Los líquidos que no son resistentes al flujo o que fluyen rápido, como el agua o el aceite vegetal, tienen una viscosidad baja. El índice de viscosidad (VI) es la tasa de cambio de la viscosidad de un aceite con la temperatura. Cuanto mayor sea el VI, menos cambiará la viscosidad de un aceite con la temperatura. La estabilidad a la oxidación es la capacidad de un lubricante para resistir la combinación química con oxígeno. Si eso ocurre, puede resultar en la creación de depósitos de lodo y aumento de la viscosidad. La tasa de oxidación se acelera por el calor, la luz, los catalizadores metálicos, los ácidos formados por la contaminación del agua y otros contaminantes.
El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que fluirá un aceite en las condiciones de prueba prescritas. Se ve afectado por la cantidad de partículas de cera eliminadas durante el procesamiento del crudo. Cuantas más partículas de cera haya, mayor será el punto de fluidez. Cuantas menos partículas de cera haya, menor será el punto de fluidez. La prueba de resistencia a la oxidación mide la capacidad de los aceites industriales para prevenir la oxidación en situaciones de contaminación del agua. La prueba de características de formación de espuma determina las características de formación de espuma de los aceites lubricantes. El procedimiento de prueba describe métodos para evaluar empíricamente la tendencia a la formación de espuma y la estabilidad de la espuma. Nota: El aceite de turbina se utiliza en los rodamientos de máquinas eléctricas rotativas. Los aceites automotrices, que tienen aditivos detergentes, no se deben usar en rodamientos de máquinas eléctricas rotativas.
DISPONIBLE EN INGLÉS
EASA Technical Manual
More information on this topic can be found in EASA's Technical Manual- Section 8: Bearings
- Section 9: Lubrication
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