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Grasa para Altas Velocidades -¿Cómo Elegir la Correcta?

Lubricantes de América - April 3, 2019
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La elección correcta de la grasa para altas velocidades es clave.

Seleccionar correctamente una grasa para altas velocidades, usted puede ayudar a minimizar cualquier fallo potencial causado por la incompatibilidad del lubricante con la tarea que realiza. La gran parte de las instalaciones industriales tienen rodamientos que giran mucho más rápido que los equipos de proceso convencionales. Cuando se trata de lubricar estas piezas del equipo no todos los lubricantes se portan igual. En los componentes lubricados con grasa, los efectos de la grasa sobre los rodamientos pueden conducir a un aumento del calor, de la fricción y, en última instancia, al fallo prematuro.

Grasas alta velocidad

Aplicaciones de Grasa para altas velocidades

Durante las visitas de nuestros técnicos a plantas de producción, muy a menudo se les consulta acerca de la temperatura a la que los rodamientos deben funcionar. Inevitablemente, los rodamientos que parecen estar funcionando a más alta temperatura son los que giran a más altas revoluciones. Un claro ejemplo son los ventiladores colgantes. Estos ventiladores son accionados frecuentemente por una correa con una relación 1:1 desde un gran motor eléctrico con una velocidad media del motor de 1.750 revoluciones por minuto (rpm).

Si no hay reducción o aumento del tamaño de la polea, se puede afirmar con certeza que la velocidad de los rodamientos es bastante similar. Muy frecuentemente estos rodamientos son engrasados con un producto que demasiado espeso para ellos, generando un exceso de calor y acortando la vida del rodamiento.

Al seleccionar y hacer coincidir las propiedades de la grasa con las necesidades del rodamiento, usted podrá ayudar a prolongar la vida útil del rodamiento.

Si bien este ejemplo describe un tipo de máquina que se encuentra en la mayoría de las fábricas (ventiladores), es común también encontrar aplicaciones de alta velocidad en otros componentes. Por ejemplo, algunas bombas que están acopladas directamente a un motor y tienen rodamientos lubricados con grasa, pueden girar a más de 2,000 rpm. Lo mismo ocurre con algunos mezcladores, agitadores y sopladores. Estos componentes pueden dañarse si se aplica simplemente una grasa multiuso sin tener en cuenta las necesidades del rodamiento. Para entender lo que el rodamiento requiere en términos de lubricación, primero es necesario aprender cómo determinar el factor de velocidad de un rodamiento.

Cálculo de la velocidad de rodamiento

El factor de velocidad es un término que ayuda a definir la relación entre la velocidad a la que un rodamiento gira y el tamaño del rodamiento. Generalmente se utilizan dos sistemas para calcular este factor. La primera se conoce como el valor DN, que utiliza el diámetro interno del rodamiento multiplicado por la velocidad a la que gira.

El segundo método se conoce como el valor NDm. Este utiliza el tamaño medio del rodamiento, también conocido como el diámetro de paso, y la velocidad de rotación para calcular el factor de velocidad. El factor de velocidad puede ayudar a identificar una serie de propiedades que debe tener la grasa para altas velocidades y hacer una correcta elección. Entre estas propiedades se encuentran la viscosidad del aceite y la consistencia o grado NLGI de la grasa.

A-Viscosidad

La característica física más importante de una grasa para altas velocidades es la viscosidad. La viscosidad es lo que determina el mayor o menor espesor de la película lubricante en las condiciones de trabajo, según la carga, la velocidad y las superficies en contacto, y debe ajustarse a las necesidades del rodamiento. (Consulta más sobre la elección de la viscosidad para una grasa de alta velocidad en nuestro blog.)

grasas alta velocidad

La mayoría de las grasas de uso general (multiuso) tienen una viscosidad de aceite base de alrededor de 100 a 220 centistokes. Aunque este tipo de grasas pueden funcionar de manera adecuada para velocidades y cargas moderadas, cuando la velocidad del rodamiento aumenta, la viscosidad debe reducirse proporcionalmente.

Hay muchas maneras de calcular la viscosidad. Utilizando el factor de velocidad mencionado anteriormente, se pueden utilizar gráficos estandarizados para identificar una viscosidad adecuada para el rodamiento a la temperatura de funcionamiento.

Retomando el ejemplo anterior del rodamiento de ventilador y eligiendo un valor NDm del rodamiento de 290.000, se obtiene una viscosidad del aceite base de aproximadamente 7 centistokes.

El rodamiento estaba funcionando a aproximadamente unos 150ºF (65.5ºC). Con un índice de viscosidad estándar de 95, esto equivale a una viscosidad de aceite base ISO 22-32. Si se utiliza una grasa multiuso estándar, este rodamiento recibirá aproximadamente 10 veces la viscosidad necesaria. Aunque un exceso de viscosidad no es necesariamente una cosa mala, este nivel sería un poco extremo.

Una viscosidad excesiva puede conducir a una generación excesiva de calor y al aumento del consumo de energía. Ambos son perjudiciales para la salud del rodamiento y la grasa para altas velocidades. Cuanto más caliente esté el rodamiento, menor será la viscosidad del aceite de la grasa así como menor será su consistencia NLGI. Esto puede ocasionar una pérdida de grasa mayor y requerir aplicaciones más frecuentes de nueva grasa lubricante. El consumo de energía también puede sumarse con el tiempo, lo que genera una pérdida de dinero. Esto se debe a nada más que a un aumento de la resistencia originado por un exceso de viscosidad.

En general, con grasa se pueden lubricar los rodamientos fácilmente hasta que alcancen factores de velocidad superiores a 500,000. Esto es posible con la utilización de grasas de alta velocidad y de composición especial. Algunas grasas en el mercado pretenden funcionar hasta factores de velocidad de 2 millones. Sin embargo, hace falta señalar que no todas las grasas se crean de la misma manera, y no todas funcionan de manera adecuada para diferentes niveles de velocidad.

B-Características de la canalización

Una de las propiedades de las grasas lubricantes, que puede determinar cómo lubricará ésta a altas velocidades, se llama la canalización. Este término se utiliza para definir la forma en que la grasa puede fluir y llenar un hueco que quede en la superficie. El método 3456.2 de la Norma 791C del Método de Normalización Federal ofrece una forma de probar las características de canalización de un lubricante.

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En esta prueba, la grasa para altas velocidades es introducida en un recipiente nivelando su superficie. Una vez que se ha estabilizado la temperatura, una cinta de acero, conocida como herramienta de canalización, es empujada a través de la grasa dejando un hueco o canalización. Después de 10 segundos, se comprueba la grasa para ver si ha fluido hacia el canal o si ha cubierto el fondo del recipiente.

Si la grasa ha llenado el hueco, se clasifica como no-canalizadora. Si la grasa no rellena el hueco, será catalogada como grasa canalizadora.

Las grasas canalizadoras (channeling greases) se expulsan más fácilmente fuera del camino del elemento de rodadura a medida que gira, lo que conduce a un menor trabajo de la grasa y por consiguiente a un menor incremento de temperatura. Las grasas que son no-canalizadoras vuelven a fluir hacia el camino y pueden dar lugar a la generación excesiva de un calor por fricción. 

C-Tipo de espesante

Aparte de la viscosidad del aceite base, otra propiedad de la grasa que afecta a sus características de canalización es el tipo de espesante. El espesante en una grasa se conoce comúnmente como “la esponja que contiene el aceite”. La estructura de las fibras del espesante puede afectar a ciertas propiedades de la grasa, tales como la canalización, el sangrado (pérdida de aceite), el punto de gota y la consistencia global. Algunos espesantes de grasa tienen fibras largas mientras que otros tienen fibras cortas. Los espesantes de fibras cortas tendrán una textura más suave. Los espesantes más complejos, así como aquellos con espesantes de litio, calcio, poliurea y sílice son de fibras cortas. Las grasas formuladas con estos espesantes tienen nomalmente mejores características de canalización y son más fácilmente bombeables.

Los espesantes de fibras largas, como los de sodio, aluminio y bario, tienden a tener peores características de canalización. Una fibra espesante más larga puede cortarse durante el proceso de trabajo mecánico, lo que puede causar un cambio en la consistencia. Además, dado que estas grasas fluyen a menudo hacia el canal que ha sido trazado por un rodamiento, pueden generar un aumento de calor e incrementar el proceso de cizallamiento.

D-Grado NLGI

La viscosidad del aceite de base y la cantidad de concentración de espesante influyen en gran medida en el grado NLGI de la grasa lubricante acabada. El número NLGI es una medida de la consistencia de la grasa. Cuanto mayor sea el número NLGI, más espesa será la consistencia global. La escala varía de 000 (fluido) a 6 (bloque sólido). Cuando se trata de grasas de alta velocidad para rodamientos, el grado NLGI tiende a subir mientras que la viscosidad del aceite base disminuye. Este equilibrio asegura que no haya un exceso de sangrado de aceite proveniente del espesante.

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Basándose en el factor de velocidad del rodamiento, así como en la temperatura de trabajo del mismo, se podrán sacar las conclusiones adecuadas sobre el grado de grasa NLGI óptimo.

E-Tipo de rodamiento

Los elementos de los rodamientos pueden ser de una gran variedad de formas. La forma del elemento tiene un impacto en la viscosidad requerida, el grado NLGI y el intervalo de re-engrase. Todo esto tiene que ver con la proporción de la superficie que esté en contacto con la grasa entre el elemento y la pista de rodadura. Cuanta más proporción de superficie haya, tanto más aceite será separado del espesante.

Además, los rodamientos que tienen una mayor proporción de superficie en contacto (esférico, cilíndrico, de aguja, rodillo cónico, etc…) tienden a estar más cargados que un rodamiento de bolas estándar. Esta carga adicional genera una velocidad de separación mayor, así como la necesidad de aceites base de viscosidad más alta.

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F-Punto de gota

Quizás una de las consideraciones más importantes al seleccionar una grasa de alta velocidad es la temperatura a la cual el rodamiento funcionará. Para asegurar que la grasa seleccionada funcionará a temperaturas elevadas, debemos comprobar el punto de gota de la grasa (ASTM D566 y D2265). Estos resultados de prueba se pueden encontrar en la mayoría de las hojas de datos técnicos (TDS) de las grasas. Para realizar la prueba, se utiliza un pequeño recipiente o “copa” con un agujero en la parte inferior. Se aplica la grasa en las paredes interiores. Luego, se inserta un termómetro que no tiene que tocar la grasa. Este conjunto se calienta entonces hasta que una sola gota de aceite se separe y gotee fuera del fondo de la copa.

grasa alta velocidad

La temperatura a la cual ocurre se identifica como el punto de gota de la grasa.

Elegir un punto de gota alto es importante para los rodamientos que funcionen a temperaturas elevadas. Sin embargo, que una grasa tenga un punto de gota alto no significa necesariamente que el aceite base pueda soportar temperaturas elevadas. El punto de gota no equivale a la temperatura máxima utilizable. Es necesario que haya un margen entre la temperatura a la que el rodamiento opera y el punto de gota de la grasa.

Problemas de incompatibilidad

Cuando se cambia el tipo de grasa, es importante eliminar la mayor cantidad de grasa usada para minimizar cualquier problema de incompatibilidad con la nueva. Si es posible, se desmontará el equipo y se limpiará la mayor cantidad de grasa antigua posible.

Un pequeño consejo

Aunque la mayoría de los sistemas se lubrican adecuadamente con una grasa de tipo universal, para aquellos casos en que el valor NDm es excesivamente alto, es esencial que se asegure de que el lubricante es capaz de proteger el equipo. Incluso si se es diligente y se selecciona una grasa basándose en todas las propiedades mencionadas anteriormente, la única manera de saber realmente si la grasa cumple con su función de la manera deseada es llevar a cabo una prueba de campo. Para ello tendrá que controlar la temperatura de los rodamientos y buscar señales de grasa o aceite que se escapen de los sellos o de las rejillas de purga.

Por último, asegúrese de calcular correctamente los valores NDm de sus rodamientos para seleccionar el lubricante apropiado. Con la atención adecuada y una buena selección de lubricantes, el equipo de alta velocidad disfrutará de una vida útil más larga.

 

6 Factores clave para seleccionar una grasa para altas velocidades

Viscosidad del aceite base
Asegúrese de que la viscosidad y espesor de la película lubricante sea adecuada, para evitar la generación de calor o resistencia excesiva.

Características de la canalización
La grasa debe ser canalizable para que no genere un calor excesivo durante su trabajo.

Punto de gota

El punto de gota de la grasa debe exceder la temperatura de funcionamiento con un margen amplio para evitar un sangrado excesivo y un posible fallo del rodamiento. Generalmente se recomienda que la grasa trabaje por debajo del 66% de su temperatura de punto de gota, con temperaturas puntuales límites nunca superiores al 75% de ésta.

Tipo de espesante

Elija un espesante que pueda proporcionar el punto de gota adecuado, la canalización y las características de sangrado. Además, si utiliza varias grasas, compruebe que los tipos de espesantes sean compatibles en caso de mezclas accidentales.

Grado NLGI

La consistencia de la grasa o grado NLGI tendrá un impacto sobre las características de sangrado y las propiedades de canalización de la grasa lubricante acabada.

Aditivos de carga EP

La mayoría de las aplicaciones requieren aditivos para ayudar a lubricar el aceite. Para las grasas, se pueden mezclar una amplia variedad de aditivos químicos y sólidos para ayudar en la resistencia de la película (EP) y reducir la fricción y el desgaste (AW).

Conóce más ahora cómo elegir la viscosidad adecuada de grasas.  O consulta con un especialista en lubricantes industriales de Lubral que productos son los recomendados para tu aplicación.

 

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