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Aspectos fundamentales de la lubricación

Paul Llewellyn
Paul Llewellyn | Gerente de Educación y Entrenamiento en Confiabilidad, Lubrication Engineers

Optimizar nuestro programa de lubricación es como jugar a un video juego, donde la fricción es el malo de la película que queremos derrotar, el lubricante es el “bueno,” y la lubricación es el campo batalla. Si falla nuestro lubricante y perdemos el juego, el resultado es el desgaste. Veamos cómo podemos ayudarle al lubricante a ganar esta batalla.

La tribología es la ciencia de las interacciones entre superficies que se mueven en relación una con la otra. En nuestro caso, es un banco de tres patas que incluye lubricación, fricción y desgaste, y ocurre en la mayoría de nuestros equipos.

Fricción

La fricción es la fuerza que se resiste al movimiento relativo entre dos cuerpos en contacto. Es independiente del área general de superficie, pero está directamente relacionada con la carga. El coeficiente de fricción es la relación entre la fuerza para mover un cuerpo sobre el otro y el peso de un cuerpo del cuerpo en movimiento, por lo tanto, fuerza sobre peso. El coeficiente de fricción de acero sobre acero es 0.75. Demasiada lubricación puede hacer las superficies demasiado resbalosas y desbalancear el equilibrio, especialmente si está apretando una tuerca. El óxido puede mover el equilibrio en la otra dirección.

La aspereza es una de las armas que las “fuerzas del mal” nos arrojan. Las asperezas son picos y valles microscópicos en una superficie de metal que no se pueden ver a simple vista. No obstante que la superficie se ve lisa, con un microscopio se ven picos y valles. La interferencia en asperezas opuestas incrementa la fricción conforme las dos superficies se frotan.

¿Cómo superamos la fricción? Con lubricantes. De acuerdo al Merriam-Webster, el lubricante es una sustancia capaz de reducir fricción, calor y desgaste cuando se introduce como una película entre superficies sólidas. Los lubricantes comunes son aceite, grasa y sólidos. Un lubricante tiene muchas funciones:

· Proteger superficies
· Separar superficies en movimiento
· Transportar contaminantes
· Reducir el desgaste
· Evitar la entrada de contaminantes
· Absorber y transferir calor
· Transmitir la potencia (para el sistema hidráulico)
· Actuar como un fluido dieléctrico (para transformadores)

Tipos de Lubricantes

Un aceite es un líquido viscoso que se usa para la lubricación. Se compone de un aceite base (mineral/petróleo, sintético o vegetal) y aditivos, que protegen la superficie del metal, mejoran el desempeño del lubricante, y/o protegen el lubricante.

Una grasa es un lubricante compuesto de un aceite, espesado con jabón o con otro material a una consistencia semisólida. El aceite base tendrá su viscosidad, y es importante usar la viscosidad correcta para la aplicación correcta. También se califica el espesor de la grasa, desde 000 a 6, siendo el más común 2. Los espesadores también tienen características de desempeño, por ejemplo, si estamos en un área de alta humedad, yo escogería una grasa con un espesador que sea bueno contra el agua, mucha o poca, como un compuesto de aluminio o un sulfonato de calcio. La grasa también tiene aditivos.

Los lubricantes sólidos son materiales sólidos que se pueden interponer entre los cuerpos en movimiento para reducir la fricción. Los más comunes son grafito, molibdeno bisulfuro (moly), y Teflón o PTFE. Estos son materiales tipo plaquetas, y se pegarán unas a otras como un mazo de barajas y se deslizarán unas sobre las otras entre las piezas de metal.

¿Cuál lubricante debemos usar? Depende de la máquina. Para un sistema cerrado como una caja de engranes o un hidráulico con un depósito, necesitamos un aceite que fluya. El aceite y la viscosidad necesaria dependen de la aplicación, la temperatura, la ubicación y otros factores.

Cuando usamos grasa, queremos que el aceite salga del espesante y que actúe como interferencia entre dos piezas de metal, pero el aceite necesita quedarse en el lugar correcto porque no hay un depósito. La grasa es mejor para rodamientos de motores eléctricos, grandes engranajes abiertos, rodamientos de fricción, todo lo que tenga mucha carga, y muchas otras aplicaciones.

Los lubricantes sólidos no se usan normalmente solos, y normalmente se usan con grasa. Se pueden usar solos en aplicaciones temperaturas extremas y alta presión.

Regímenes de Lubricación

Los lubricantes operan en cuatro regímenes relacionados con el espesor de la película: lubricación de límite o frontera, lubricación de película mixta, lubricación hidrodinámica, y lubricación elasto-hidrodinámica.

La lubricación de límite es el total contacto entre dos superficies. No hay ninguna separación debida al lubricante, y las asperezas están en total contacto. Esto ocurre durante el arranque, a baja velocidad, alta carga y mala lubricación. Si encuentra mucho cobre o níquel en su muestra de aceite, esto se puede deber a la lubricación de límite.

La lubricación de película mixta es una combinación de la lubricación de límite y la hidrodinámica. El espesor de la película es suficiente para separar algunas asperezas, pero todavía hay contacto entre las dos superficies. Esto ocurre durante el arranque, golpe de carga, y parada de motor.

La lubricación hidrodinámica es una película de fluido que separa completamente las dos superficies para que no haya ningún contacto. La carga es soportada por la resistencia de la película de lubricante y la viscosidad. Esta es la zona ideal de operación, con el espesor de la película entre 5–200 micrones. Esto es como el hidroplaneo de las llantas en un camino con agua. Así como no queremos esa situación cuando vamos manejando, tampoco la queremos en nuestras máquinas.

La lubricación elasto-hidrodinámica es cuando una película lubricante en la zona de carga se hace más sólida o menos viscosa, haciendo que las superficies metálicas se deformen elásticamente. La temperatura sube en la zona de carga. El espesor de la película es menos de 1 micrón. El lubricante tiene una fuerza de corte más alta que la superficie metálica, causando la deformación. Las bolas de acero en el rodamiento realmente se deforman un poco bajo la presión.

Desgaste

Si falla el lubricante o si no hay lubricante, tenemos desgaste. El desgaste es la perdida de material de las superficies en movimiento relativo. La superficie se daña, erosiona o destruye a causa de la fricción. Los seis principales tipos de desgaste que vemos en nuestras máquinas son abrasivo, adhesivo, fatiga, erosivo, corrosivo, y cavitación. 82% del desgaste mecánico es causado por contaminación de partículas, como suciedad, sílice, polvo de carbón, ceniza, y metal.

Viscosidad

El factor lubricante #1 para prevenir fricción y desgaste es la viscosidad. Cuando revisa su aceite, asegúrese que la viscosidad no sea muy alta ni muy baja. La viscosidad es la medición de la resistencia de un fluido al flujo. La viscosidad correcta es el factor determinante para mantener la fuerza de la película de lubricante. Una alta carga normalmente requiere de una lubricación de mayor viscosidad. Una alta temperatura también requiere una lubricación de mayor viscosidad. Una aplicación de alta velocidad requiere una lubricación de menor viscosidad. Si usa, por ejemplo, un lubricante de alta viscosidad en una aplicación de alta velocidad con carga ligera, vas a generar fricción de fluido y, por lo tanto, mucho calor.

Hay unos cuantos factores clave que debemos recordar al seleccionar la viscosidad correcta del lubricante.

· Carga, ambiente, temperatura, y velocidad: Investiguemos. Consulte el manual OEM, pero tenga presente que no toma en cuenta las condiciones de operación en su planta.
· Lubricantes fabricados con calidad: ¿Qué caso tiene el comprar un equipo caro si está usando lubricantes baratos?
· Lubricantes limpios y secos: Almacene, transfiera, y maneje el lubricante en forma correcta. Use el filtro correcto.

Tener los lubricantes equivocados conduce a reparaciones caras y tiempos muertos no planeados. El mayor factor en esta ecuación somos nosotros, y necesitamos estar seguros de tener el lubricante correcto en el activo correcto, en el momento correcto, en la cantidad correcta, con la calidad correcta.

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Sandro Arrueta
2 meses hace

Buenas temas!

SOBRE EL AUTOR

Paul Llewellyn
Paul Llewellyn Gerente de Educación y Entrenamiento en Confiabilidad, Lubrication Engineers

Como gerente de capacitación y educación en confiabilidad de activos en Lubrication Engineers, Paul es responsable de brindar educación continua a los consultores de ventas y clientes a través de la capacitación de nuevos empleados, seminarios web, capacitación de campo, seminarios en la planta, ferias comerciales y otros eventos o actividades. Su posición fue creada en septiembre del 2015 basado en la importancia que LE le otorga a su fuerza de ventas de consultoría que es la mejor en la industria profesional, con conocimientos y bien versada en lubricantes y productos de confiabilidad.

Antes de este cargo, Paul pasó cinco años como gerente general de ventas, ayudando a construir y fortalecer el equipo de ventas corporativas y de campo de LE. Comenzó su carrera en Lubrication Engineers como gerente de ventas corporativas, donde se desempeñó por ocho años en ese cargo. También, trabajó durante 10 años como gerente de ventas y gerente de productos para el A.W. Chesterton Company, con sede en Stoneham, Massachusetts.

Paul es un líder en confiabilidad certificado por AMP (CRL), un especialista en lubricación certificado por STLE (CLS) y ha obtenido las certificaciones MLT I, MLT II y MLA II. Paul obtuvo su título en administración de empresas en mercadotecnia en Texas Christian University. Él tiene dos hijos. Paul está activo en Fort Worth, siendo miembro de la Junta de la Asociación de Lettermen de la Universidad Cristiana de Texas, también es miembro de la Iglesia Metodista Unida de Aledo, y entrena a sus hijos en el fútbol y el béisbol. Él también ofrece instrucción de béisbol en su centro de entrenamiento The Baseball Ranch.