LUBRICACIÓN

Finalidad de la lubricación

La finalidad principal de la lubricación es reducir la fricción y el desgaste en el interior de los rodamientos que podrían causar fallos prematuros. Los efectos de lubricación se pueden describir brevemente de la siguiente manera:

(1) Reducción de fricción y desgaste
Se impide el contacto metálico directo entre los anillos del rodamiento, los elementos de rodadura y la jaula, componentes esenciales de los rodamientos, por medio de una película de aceite que reduce la fricción y el desgaste en las zonas de contacto.

(2) Ampliación de la vida frente a la fatiga
La vida frente a la fatiga de los elementos rodantes de los rodamientos depende de la viscosidad y grosor de la película entre las zonas de contacto de los elementos rodantes. Una película de mucho grosor prolonga la vida frente a la fatiga, pero la reduce si la viscosidad del aceite es demasiado baja y el grosor de la película es insuficiente.

(3) Disipación del Calor por Fricción y Refrigeración
Puede utilizarse un circuito de lubricación para eliminar el calor de fricción o el calor transmitido desde el exterior, con el fin de evitar recalentamientos del rodamiento y la consiguiente degeneración del aceite.

(4) Otros
La lubricación adecuada también ayuda a evitar la entrada de materiales extraños en el rodamiento, además de evitar la corrosión o la oxidación.

Métodos de lubricación

Los distintos métodos de lubricación se dividen primero en lubricación por grasa o por aceite. Podrán conseguirse unas prestaciones satisfactorias para el rodamiento si se adopta el método de lubricación más adecuado para cada aplicación en particular así como para las condiciones de funcionamiento. En general, la lubricación por aceite es superior; sin embargo, la lubricación por grasa permite una estructura más simple alrededor de los rodamientos. En la Tabla se ofrece una comparación entre la lubricación por grasa y por aceite.

Lubricación por grasa

1-. Cantidad de grasa

La cantidad de grasa a colocar en un alojamiento depende del diseño del alojamiento y del espacio libre, de las características de la grasa y de la temperatura ambiente. Por ejemplo, los rodamientos para los ejes de los cabezales de máquinas herramienta, en las que la precisión puede verse afectada por una pequeña variación en la temperatura, sólo necesitan de una pequeña cantidad de grasa. La cantidad de grasa para los rodamientos normales se determina de la forma siguiente.

Debe colocarse grasa suficiente en el interior del rodamientos incluyendo la cara guía de la jaula. El espacio libre en el interior del alojamiento que debe contener la grasa depende de la velocidad de la forma siguiente:

1/2 a 2/3 del espacio

Cuando la velocidad es inferior
al 50% del límite.

1/3 a 1/2 del espacio

Cuando la velocidad es superior
al 50% del límite.

2-. Cambio de la Grasa

La grasa, una vez aplicada, en general no será necesario añadir más durante un largo período de tiempo; sin embargo, en condiciones de funcionamiento duras, deberá añadirse o cambiarse la grasa con frecuencia. En tales casos, el alojamiento del rodamiento debe diseñarse para facilitar el rellenado y substitución de la grasa.

Cuando los intervalos de rellenado son cortos, deberán incluirse vías para rellenar con grasa fresca y descargar la grasa usada en los puntos adecuados. Por ejemplo, el espacio del alojamiento en la cara de suministro de grasa se puede dividir en varias secciones por medio de particiones. La grasa de las caras particionadas pasa gradualmente a través de los rodamientos y la grasa vieja se ve forzada desde el mismo rodamiento a descargarse a través de una válvula. Si no se usa una válvula para la grasa, el espacio en el lado de descarga será mayor que en el lado particionado de manera que pueda retener la grasa vieja, de forma que se pueda vaciar la grasa vieja retirando la cubierta periódicamente.

3-. Intervalo de Rellenado

Aunque se use grasa de alta calidad, siempre hay deterioro de sus propiedades con el tiempo; por lo tanto, se necesita de un rellenado periódico. Las Figuras indican los intervalos de rellenado para varios tipos de rodamiento girando a distintas velocidades. Estas cifras se aplican sólo si la temperatura del rodamiento es inferior a 70°C; el intervalo de rellenado debe reducirse a la mitad por cada 15 grados C de subida de la temperatura de los rodamientos.

4-. Duración de la Grasa en Rodamientos de Bolas Totalmente Cerrados

Cuando la grasa se aplica a rodamientos de bolas de ranura profunda de una sola hilera, la duración de la grasa se puede calcular.

Lubricación por aceite

1-. Lubricación por Baño de Aceite

La lubricación por baño de aceite se usa ampliamente en velocidades medias o bajas. El nivel de aceite debe estar en el centro del elemento rodante más bajo. Es aconsejable disponer de un indicador de nivel óptico de forma que se pueda controlar fácilmente el nivel de aceite

2-. Lubricación por Goteo de Aceite

La lubricación por goteo de aceite se usa ampliamente en pequeños rodamientos de bolas que funcionan a velocidades relativamente altas. Tal como se indica en la Figura, el aceite se almacena en un depósito de aceite visible. La frecuencia de goteo se controla por medio del tornillo en la parte superior

3-. Lubricación por Salpicadura

Con este método de lubricación, se salpica aceite en los rodamientos mediante engranajes o un simple disco giratorio instalado cerca de los rodamientos, sin sumergir los rodamientos en aceite.Se utiliza normalmente en transmisiones de automóviles y engranajes de transmisión finales. La Figura muestra este método de lubricación utilizado en un engranaje de reducción.

4-. Lubricación por Circulación

La lubricación por circulación se utiliza normalmente para operaciones de alta velocidad que requieren el enfriamiento de los rodamientos, y para rodamientos utilizados a altas temperaturas. Tal como se muestra en la Fig. 12.7 (a), el aceite entra por el acceso situado en el lado derecho, pasa a través del rodamiento y sale por el acceso del lado izquierdo. Después de enfriarse en un depósito, vuelve al rodamiento a través de una bomba y un filtro. El orificio de descarga del aceite debería ser mayor que el acceso de suministro, para que no se acumule una cantidad excesiva de aceite en el alojamiento.

5-. Lubricación por Chorro

La lubricación por chorro se utiliza a menudo para rodamientos de velocidades ultra altas, como los rodamientos de los motores a reacción con un valor dmn (dm: diámetro de paso del elemento rodante en mm; n: velocidad de rotación en rpm) superior a un millón. El aceite lubricante se pulveriza a presión desde uno o más inyectores directamente dentro del rodamiento.

La Figura muestra un ejemplo habitual de lubricación por chorro. El aceite lubricante se pulveriza en el anillo interior y en la cara guía de la jaula. En caso de funcionamiento a alta velocidad, el aire de alrededor del rodamiento gira con él y causa desviaciones en el chorro de aceite. La velocidad del chorro de aceite desde el inyector debería ser superior al 20% de la velocidad circunferencial de la superficie exterior del anillo interior (que también es la cara guía para la jaula).

Se puede obtener una refrigeración más uniforme y una mejor distribución de la temperatura utilizando más inyectores para una determinada cantidad de aceite. Es preferible que el aceite se descargue por la fuerza, para que se reduzca la resistencia de agitación del lubricante y el aceite pueda reducir el calor de forma eficaz.

6-. Lubricación por Chorro

La lubricación por niebla de aceite pulveriza una niebla de aceite sobre el rodamiento. Este método tiene las siguientes ventajas:

(a) Debido a la pequeña cantidad de aceite requerida, la resistencia del aceite a la agitación es baja y se permiten velocidades superiores.

(b) La contaminación del entorno del rodamiento es baja porque las pérdidas de aceite son reducidas.

(c) Es relativamente fácil suministrar aceite fresco de forma continuada, aumentando así la vida del rodamiento. Este método de lubricación se utiliza en los rodamientos de los husillos de alta velocidad de las máquinas herramienta, en bombas de alta velocidad, en cuellos de cilindros para laminación, etc.. Para la lubricación por niebla de aceite de rodamientos de gran tamaño, es recomendable consultar a NSK.

7-. Lubricación por Chorro

Utilizando el método de lubricación por aceite/aire, se descarga de forma intermitente una cantidad muy pequeña de aceite mediante un pistón de cantidad constante en un tubo que conduce un flujo constante de aire comprimido. El aceite fluye por la pared del tubo y se acerca a un flujo constante.

Las principales ventajas de la lubricación por aceite/aire son:

(a) Se suministra la cantidad mínima necesaria de aceite, por lo que este método resulta adecuado para altas velocidades porque se genera menos calor.

(b) Se suministra de forma continua la cantidad mínima de aceite, por lo que la temperatura del rodamiento permanece estable. Además, y debido a la pequeña cantidad de aceite, prácticamente no existe contaminación atmosférica.

(c) Sólo se suministra aceite fresco a los rodamientos, por lo que no debe tenerse en cuenta el deterioro del aceite.

(d) Siempre se suministra aire comprimido a los rodamientos, por lo que la presión interna es elevada y evita que entre polvo, fluido de corte, etc.

Por estos motivos, este método se utiliza en los husillos principales de las máquinas herramienta y en otras aplicaciones de alta velocidad.

Lubricantes

Grasa de lubricación

La grasa es un lubricante semisólido formado por una base de aceite y un espesante. Los tipos principales y sus propiedades generales se indican en la Tabla 12.2. Debe tenerse en cuenta que distintas marcas del mismo tipo de grasa pueden tener propiedades distintas.

1-. Aceite base

Los aceites minerales o los aceites sintéticos como aceite de silicona o diéster son los más usados como aceite base para grasas. Las propiedades lubricantes de la grasa dependen principalmente de las características de su aceite base. Por lo tanto, la viscosidad del aceite base es tan importante al seleccionar una grasa como al seleccionar un tipo de aceite. En general, las grasas formadas por aceites base de baja viscosidad son los más adecuados para altas velocidades y bajas temperaturas, mientras que las grasas formadas por aceites base de alta viscosidad son más adecuados para altas temperaturas y grandes cargas. Sin embargo, el espesante también influye en las propiedades lubricantes de la grasa; por lo tanto, los criterios de selección para la grasa no son los mismos que para el aceite de lubricación.

2-. Espesante

Como espesantes para grasa de lubricación, existen varios tipos de jabones metálicos, espesantes inorgánicos como gel de sílice y bentonita, y espesantes orgánicos resistentes al calor como la poliurea y los compuestos de flúor. El tipo de espesante está muy relacionado con el punto de goteo de la grasa (1); en general, la grasa con un elevado punto de goteo también tiene una alta capacidad para resistir elevadas temperaturas durante el funcionamiento. Sin embargo, este tipo de grasa no tiene una elevada temperatura de trabajo a menos que el aceite base sea resistente al calor. La temperatura de trabajo más alta posible para la grasa tiene que determinarse teniendo en cuenta la resistencia al calor del aceite base. La resistencia al agua de la grasa depende del tipo de espesante. Las grasas de jabón de sodio o las grasas compuestas que contienen sodio emulsifican al ser expuestas al agua o alta humedad, y por lo tanto, no se pueden usar cuando la humedad prevalece.

3-. Aditivos

La grasa suele contener aditivos varios como antioxidantes, inhibidores de la corrosión y aditivos para presiones extremas que le dotan de sus propiedades especiales. Es aconsejable que se usen aditivos para altas presiones en aplicaciones de grandes cargas. Para un uso prolongado sin rellenado debe usarse un antioxidante.

4-. Consistencia

La consistencia indica la “suavidad” de la grasa. La Tabla muestra la relación entre la consistencia y las condiciones de trabajo.

5-. Mezclar Distintos Tipos de Grasa

En general, no se deben mezclar distintos tipos de grasa. Mezclar grasas con distintos tipos de espesantes puede destruir su composición y sus propiedades físicas. Incluso si los espesantes son del mismo tipo, las posibles diferencias en los aditivos pueden tener efectos negativos.

Aceite Lubricante

Los aceites lubricantes utilizados para los rodamientos son normalmente aceites minerales o sintéticos altamente refinados con una alta resistencia de película de aceite y una extrema resistencia a la oxidación y corrosión. Cuando seleccione un aceite lubricante, es importante tener en cuenta la viscosidad en las condiciones de funcionamiento. Si la viscosidad es demasiado baja, no se formará la película de aceite adecuada y pueden producirse desgastes y deformaciones anormales. Por otra parte, si la viscosidad es demasiado alta la excesiva resistencia viscosa puede provocar calentamientos o importantes pérdidas de potencia. En general, para altas velocidades deberían utilizarse aceites de baja viscosidad; sin embargo, la viscosidad debe aumentar si también aumenta la carga y el tamaño del rodamiento

La Tabla muestra las viscosidades recomendadas en general para los rodamientos en condiciones normales de funcionamiento.

Como referencia para seleccionar el aceite lubricante adecuado, la Figura muestra la relación entre la temperatura del aceite y la viscosidad, mientras que la Tabla muestra ejemplos de selección.

Intervalos de Sustitución del Aceite

Los intervalos de sustitución del aceite dependen de las condiciones de funcionamiento y de la cantidad de aceite.En los casos en que la temperatura de funcionamiento es inferior a 50˚C y las condiciones ambientales son buenas y con poco polvo, el aceite debería sustituirse aproximadamente una vez al año. Sin embargo, en los casos en que la temperatura del aceite es de unos 100˚C, debe cambiarse como mínimo una vez cada tres meses.Si existe la posibilidad de que pueda mezclarse humedad o cuerpos extraños con el aceite, debe reducirse el intervalo de sustitución. No deben mezclarse distintas marcas de aceite, por los mismos motivos expuestos anteriormente para la grasa.