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Contenido
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Aplicaciones delicadas
Prefacio
Biodegrababilidad
Diseño de cojinetes - Lubricación
Responsabilidad global
Cojinetes planos
Pruebas de grasas
Cojinetes con elementos rodantes
Guía para pruebas comunes
Composición y características de las grasas
Requerimientos siderúrgicos
Componentes estructurales de la grasa
Especificaciones federales: grasas industriales
y de uso general
Aceites base
Agentes espesantes con base en jabón
Espesantes con base en jabones complejos
Espesantes orgánicos
Espesantes inorgánicos
Especificaciones militares
Probador Shell de grasas para determinar por correlación las diferentes fricciones FHD y EHD
Aditivos
Consideraciones previas
Propiedades de las grasas
Demostración - Caso que presenta condiciones reales vehículo vs. prototipo e igual ecuación de régimen ZN/P=2.09"
Consistencia
Estabilidad mecánica
Separación de aceite
Reproducibilidad caso real del régimen EHD
del caso ejemplo a través del probador
Compatibilidad
Bench Marking a través del probador Grasas MP
Criterio de selección de la grasa
Ahorro de energía con grasas Shell MP según
teoría Fluídos Newtonianos
Usos múltiples
Requerimientos automotrices
Bench Marking Grasas EP
Aplicaciones en acerías
Guía de compatibilidad agentes espesantes
grasas
Métodos de aplicación de la grasa
Cuadro usos de las grasas
Consideraciones sobre medio ambiente
Citas bibliográficas
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
PREFACIO
Adicional a la descripción de los aspectos básicos de las formulaciones de grasas y sus usos,
usted encontrará una refencia a los estándares
mundiales y a las pautas de fabricación, prueba y
uso de estos productos.
Una discusión de la naturaleza del mercado global de grasas da una perspectiva practica a las
secciones más técnicas, al igual que un repaso
de las consideraciones ambientales y su impacto
en la industria.
El reto de la industria de grasas y las demás industrias de lubricantes / lubricación es el de evolucionar de una manera ambientalmente responsable.
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
DISEÑO DE COJINETES
LUBRICACION
jinetes radiales. Cualquiera de estos tipos de cojinetes que soportan pesos paralelos a sus ejes
de rotación se denominan cojinetes de empuje.
Los componentes de la maquinaria industrial que
necesitan grasa lubricante incluyen: cojinetes,
acoplamientos, transmisiones abiertas, y una variedad de otras partes móviles.
Los cojinetes pueden ser autolubricados o
lubricarse externamente con aceite o grasa.
El uso más extendido de las grasas es el de la
lubricación de cojinetes que son elementos críticos de los equipos usados en acerías, minería,
construcción y transporte estas son las industrias
que en forma significativa determinan la estabilidad económica de un país.
Un cojinete es la cámara o soporte para una pieza rotatoria (un eje que rota dentro de un cojinete), o uno que se mueve linealmente (movimiento axial dentro del cojinete). Un cojinete también
puede restringir de cierta manera el movimiento.
Hay dos clases básicas de cojinetes: Planos y
de rodamientos. Los cojinetes planos se basan
en el movimiento de deslizamiento entre un elemento estacionario y otro móvil; los rodamientos
tienen esferas o rodillos que dan cabida al movimiento entre piezas estacionarias y movibles. En
cualquiera de los casos, para prolongar la vida
de servicio es esencial contar con una película
lubricante que separe las superficies en movimiento.
Los cojinetes planos que resisten pesos perpendiculares a sus ejes de rotación se denominan
chumaceras (cojinetes muñón); los rodamientos
que soportan cargas similares se denominan co-
En general se prefiere la grasa para cargas de
impacto, altas temperaturas o, cuando se requieren, buenas propiedades adhesivas a las superficies de los cojinetes y buenas propiedades de
sellamiento.
COJINETES PLANOS
Es el tipo más elemental de cojinete, ya que no
contiene partes móviles. En la mayoría de los
casos un cojinete plano está elaborado de un
material o aleación más suave que el de la pieza
que se desliza o mueve contra éste. Por tanto, el
cojinete corre con la mayoría del desgaste. Esta
es una ventaja económica importante, puesto que
los cojinetes se reemplazan o se ajustan más
prácticamente que los componentes móviles de
relativa inaccesibilidad.
Los cojinetes planos pueden describirse según
su configuración, por su movimiento o por el tipo
de carga que reciben.
Por tanto, las principales categorías de cojinetes
planos son: Chumaceras, y guías de empuje.
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Chumaceras
También llamados cojinetes muñón o de manga,
consisten de una cámara cilíndrica que soporta
el eje rotatorio. El término “muñón” se refiere a la
parte del eje contenida dentro del cojinete; la
“manga” comúnmente se refiere a la configuración del cojinete. Ambos términos se usan sinónimamente. Si el cojinete es totalmente cilíndrico, diseño de 3600, se le llama completo. Un eje
que recibe carga en una sola dirección puede
estar soportado por un cojinete muñón en forma
de cilindro parcial.
Tales cojinetes soportan el eje solamente en la
zona de carga. Por ejemplo, las grúas, los equipos removedores de tierra, etc. usan cojinetes
semi-cilíndricos para soportar las cargas dirigidas contra la parte superior de un eje.
Muñón
Las chumaceras contienen frecuentemente
dos o más piezas que facilitan su remoción
o reemplazo. Por ejemplo, los cojinetes
principales del motor del carro tienen dos camisas semicirculares que contienen los muñones
del cigüeñal. Las partes se acoplan y se unen
con pernos.
Cojinetes guía
Los cojinetes guía, soportan piezas de la máquina más recíprocas que rotativas; la carga es generalmente menor que la de un cojinete muñón.
Las superficies inferiores pueden tener ranuras
para ayudar a distribuir el lubricante y aliviar la
presión.
Los equipos que tienen cojinetes guía incluyen
las crucetas de cabeza en los motores a vapor y
algunos compresores de aire.
Línea de Carga
Casquillo
Punto de Contacto
Rodamiento
Punto de Equilibrio
Cojinete de
Multiples partes
Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.
Varias configuraciones de cojinetes planos.
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Cojinetes de empuje
Los cojinetes de empuje suministran el movimiento axial de un eje rotatorio. Comúnmente se usan
en conjunto con las chumaceras y se lubrican mediante la grasa que se escapa por las puntas del
alojamiento de los cojinetes.
das y ocurre algún contacto metal con metal. Y si
se forma una película lubricante con suficiente
presión para separar las superficies del cojinete
y del muñón, se da origen a la lubricación hidrodinámica o lubricación de película fluida total.
Lubricación límite
Rotor
Alojamiento
Cojinete de
Empuje
Cuando el eje está en reposo o a bajas velocidades (generalmente a la iniciación), y/o bajo altas
cargas, entran en contacto las asperezas de la
superficie del cojinete y del muñón.
La lubricación en estas condiciones depende de
la naturaleza de las superficies que se tocan, de
la descomposición de los productos lubricantes
presentes, o de los aditivos de acción superficial
que forman una película delgada y suave, sobre
las superficies de metal y que previenen la adherencia de uniones metálicas para reducir la fricción. Fig. (a).
Un cojinete guía sencillo da cabida para el movimiento lineal.
Lubricación de cojinetes planos
La forma de lubricar un cojinete plano depende
de las condiciones que afectan la capacidad de
éste de desarrollar una película fluida, que permita soportar la carga y que pueda separar las
superficies del cojinete y del muñón. Si dicha película no se produce (o antes de que se produzca) el modo de lubricación se denomina de película límite, o película mixta, lubricación en la que
las superficies no están completamente separa-
En vista de la generación de niveles relativamente altos de fricción y calor, y el consecuente alto
índice de desgaste de la superficie, la lubricación
límite no sería el modo de operación más deseable. Sin embargo, hay veces en que es totalmente inevitable.
En cuanto el muñón empieza a rotar, asciende
por la superficie del cojinete en dirección opuesta a la rotación, Fig.(b). Una capa de grasa se
adhiere al muñón y rota con él. Esta capa es llevada al espacio de convergencia entre el muñón
y el cojinete y empieza a formar una película delgada fluida. El muñón rota con la película hasta
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Lubricación hidrodinámica
A medida que se aumenta la velocidad, la acción
de cuña del lubricante se mueve en la dirección
de la rotación. La presión sobre la película se hace
mayor, de forma que el muñón va ahora montado
en una película de fluido, efectuándose la lubricación hidrodinámica, Fig.(d). Si se aumenta
(a)
(c)
(b)
(d)
Posiciones del cojinete durante la formación de una película fluida
aerodinámica en un cojinete muñón plano.
que una cantidad suficiente de fluido haya sido
llevado al espacio de convergencia para separar
más aún las superficies, Fig.(c).
Una capa de grasa se adhiere al muñón y rota
con él, otra capa se adhiere a la superficie del
cojinete y queda fija. Las capas de grasa de la
película se deslizan entre las capas exteriores;
las más cercanas al muñón son las que se mueven más, mientras aquellas capas más cercanas
al cojinete se mueven menos.
suficientemente la carga sobre el cojinete, la película hidrodinámica puede romperse y el cojinete regresará al modo de lubricación límite.
La grasa debe introducirse al cojinete por donde
sea menor la presión del fluido, el punto de máxima holgura dentro del cojinete. A menudo, se añaden ranuras al interior de la superficie del cojinete para aligerar la presión y almacenar lubricante
de reserva. Cuando la carga va en una dirección,
las ranuras del eje que van a lo largo de la superficie del cojinete y localizadas en áreas de baja
presión no alterarán la película lubricante y pueden aliviar la presión.
Cuando la dirección de la carga es variable, la
localización de presión extrema dentro del cojinete también es variable. Bajo estas condiciones, las ranuras anulares o circunferenciales bien
espaciadas aligerarán la presión sin interrumpir
substancialmente las películas lubricantes.
Las ranuras axiales deben ser biseladas, de manera que la grasa lubricante sea arrastrada más
fácilmente de la ranura, por el eje rotatorio.
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Selección del lubricante
La escogencia entre lubricación de aceite o grasa
depende de la relación de la velocidad del muñón a
viscosidad. Las velocidades más lentas del muñón requieren viscosidad más alta, mientras que
las velocidades altas necesitan de un aceite de
cuerpo liviano. Los cojinetes diseñados para marchas de baja velocidad tienen, generalmente una
tolerancia relativamente amplia entre el eje y el alojamiento, mientras que los cojinetes de alta velocidad tienen una tolerancia mucho más pequeña.
Baja Velocidad
Media
Velocidad
te cuerpo o viscosidad para mantener una película
fluida continua y los aditivos necesarios para dar
una protección adecuada.
Grasas y
Aceites Pesados
Aceites de Mediana
Viscosidad
Aceites
Ligeros
Alta Velocidad
Relación de velocidad del muñón con la liberación interna y la
lubricación. Velocidades más bajas requieren lubricantes de
viscosidad más alta.
También debe tenerse en cuenta la carga en un
cojinete, cuando se escoge un lubricante. La grasa o el aceite seleccionados deben tener suficien-
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COJINETES CON ELEMENTOS
RODANTES
Anillo
externo
Elementos
Rodantes
Anillo
interno
Canal
Separador
embargo la fricción de inicio en un cojinete plano
es generalmente más alta que de la de un rodamiento.
Los elementos rodantes generalmente están encerrados entre anillos llamados pistas, típicamente el anillo exterior es fijo y el anillo interior está
unido a un eje rotatorio.
Distinto a los cojinetes planos, los cojinetes de
rodamientos, están hechos de aleaciones de acero duro, porque los pequeños rodamientos deben
soportar una gama amplia de cargas y las presiones en la superficie de contacto de la unidad pueden ser muy altas.
La mayoría de rodamientos utilizados en la industria se lubrican con grasa.
Estos cojinetes tienen esferas o rodillos situados
entre un alojamiento fijo y un muñón movible, los
rodillos pueden ser cilíndricos, esféricos o cónicos. A los rodamientos con rodillos relativamente
largos, de diámetro pequeño se les denomina “cojinetes de agujas”.
Cojinetes de bolas
Se puede conseguir aumento de la capacidad
añadiendo filas de rodillos o, en el caso de cojinete de aguja, eliminando el retenedor y añadiendo rodillos.
Los cojinetes de empuje de bola son funcionalmente equivalentes a los cojinetes de empuje planos.
A los rodamientos se les llama con frecuencia cojinetes “antifricción”, aunque la fricción del torque
de un cojinete plano de película total de fluido, puede ser tan baja como la de los rodamientos. Sin
Los cojinetes de bolas son, quizá, el tipo ás familiar de rodamientos. Los cojinetes radiales de
bolas contienen el movimiento rotatorio de un eje y
funcionalmente son similares al cojinete muñón
sencillo.
El ensamblaje de un cojinete de bola incluye:
bolas, un retenedor, anillos, eje rotatorio y el alojamiento de soporte. Las bolas están hechas de
acero endurecido y brillado pulido.
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Un retenedor o espaciador de las bolas las mantiene en su sitio, y ruedan entre los anillos que
también deben haber sido pulidos.
Los alojamientos de los cojinetes difieren dependiendo del diseño y de su aplicación y sirven para
soportar el cojinete y contener el lubricante. Generalmente se proveen sellos apropiados para
que ni el agua, ni el polvo, ni la mugre u otros
contaminantes externos lleguen a los componentes del cojinete y para prevenir el escape del lubricante del alojamiento.
Cojinetes de rodillos
El ensamblaje de un cojinete de rodillos consiste
de: rodillos, un retenedor, pistas, un eje, un alojamiento y sellos. Tal como en el caso de cojinetes
de bolas, las superficies de contacto de los
rodamientos deben contar con una superficie finamente terminada para que trabajen con el máximo
de eficiencia.
Cojinetes de rodillos cilíndricos
El tipo más básico de estos cojinetes contiene
rodillos cilíndricos colocados entre los anillos. Los
rodillos no son verdaderos cilindros, pero generalmente están coronados o tienen extremos reducidos para aminorar la concentración de fuerza del contacto rodillos-anillo. Los rodamientos
cilíndricos pueden llevar cargas radiales pesadas
y pueden funcionar a alta velocidad.
Cojinete de rodillos cónicos
En razón a su geometría cónica rodillo-anillo, este
cojinete puede llevar cargas pesadas tanto radiales como cargas de empuje.
Cojinete de
Doble Fila
Rodillo
Este cojinete versátil es bastante popular en la industria automotriz.
Rodamientos esféricos
Esta clase utiliza rodillos convexos o abarrilados
que dan cabida a altas cargas radiales y de choque y suministran un alto grado de autoalineación.
Sin embargo tienen cierta limitación de velocidad.
Rodillo
Aguja
Los tipos básicos de cojinete de rodillo
Cojinetes de agujas
Los cojinetes de agujas contienen rodillos cilíndricos con una alta relación longitud-diámetro, dan-
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do la mayor capacidad de carga para un espacio
radial dado de cualquier cojinete rodante. Generalmente este tipo no tiene pista interior y puede dar
cabida a movimiento oscilante. Los cojinetes de
aguja sin un retenedor o jaula y con un complemento total de rodillos poseen una gran capacidad
de carga pero tienen limitaciones de velocidad. Los
cojinetes de aguja con un retenedor, contienen
menos rodillos, por lo tanto tienen menor capacidad de carga pero pueden funcionar a velocidades
más altas.
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LUBRICACION DE RODAMIENTOS
El lubricante para estos cojinetes tiene tres funciones individuales:
Reducir la fricción tanto rodante como
deslizante.
Proteger, las superficies de los elementos
rodantes y de las pistas, contra la corrosión y el
desgaste. Esto es crítico para la vida activa del
cojinete (duración).
-
Actuar como sellante.
Causas de fricción
La acción rodante es la causa predominante de
fricción de un rodamiento. La fricción de rodamiento se origina por la deformación del metal cuando
la bola o rodillo presionado por el peso, se mueve
por la superficie de un pista. La acumulación de
material deformado que precede al elemento
rodante opone resistencia al movimiento, lo que a
su vez, produce calor por fricción. Otras causas
menores de calor por fricción en los cojinetes incluyen deslizamiento, desprendimiento y acción
abrasiva.
Se produce una pequeña cantidad de fricción
cuando los espaciadores entre los cojinetes tocan el canal de rodadura. También se produce
fricción, por el desprendimiento de los rodantes.
Esto ocurre en el área del cojinete que no lleva
peso, donde la holgura entre los elementos del
cojinete y el canal de marcha es máxima.
La principal fuente de fricción de un cojinete de elementos rodantes
es la fricción de rodadura, resultante de la deformación del canal de
rodadura originada por un elemento rodante cargado.
Los desprendimientos también se aumentan con
la desaceleración de la velocidad, porque la reducción de la fuerza centrífuga sobre el cojinete, logra
una liberación más grande, de fuerza opuesta.
La fricción puede provenir también de la corrosión
u oxidación de las superficies metálicas que produce partículas abrasivas de óxido.
Películas EHD
Los principios que rigen la lubricación de los cojinetes con elementos rodantes, también llamados
rodamientos, son distintos a los de cojinetes planos. En los cojinetes planos de película fluida
completa, la carga del eje está soportada por una
película lubricante hidrodinámica continua que mantiene separadas las dos superficies de contacto.
En los cojinetes rodantes, las presiones unitarias
son extremadamente altas, entre los elementos
rodantes, relativamente pequeños y sus pistas (ca-
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Dirección de
rotación
107
Silicona
a 74 C
Viscosidad Absoluta
106
105
Aceite mineral
a 50 C
Carga
Carga
Dirección
de
rodamiento
Diester
a 55 C
104
Aceite mineral
aa 58
58 C
C
103
Diester
Diester
a 73 C
102
101
1
0 20
40 60 80 100 120 140 160
Presión en Psi x 1000
Aumento de viscosidad en los lubricantes corrientes debido a la
presión.
nales de rodadura). Los lubricantes sujetos a alta
presión dentro de la zona de contacto de un rodamiento, sufren un dramático aumento de la viscosidad. Este aumento de la viscosidad permite a la
película lubricante soportar altas fuerzas de contacto, a la vez, que previene el contacto; entre las
superficies. Las presiones de esta magnitud no
existen en la película fluida total del cojinete plano
y por lo tanto no se afecta la viscosidad del lubricante.
Las altas presiones del contacto en un cojinete
rodante, deforman elásticamente también las superficies rodantes, para ampliar el área de contacto que soporta la carga. La combinación de la deformación de la superficie y la acción lubricante
hidrodinámica, produce una película lubricante delgada elastohidrodinámica (EHD), que provee lubricación a las zonas de contacto de los elementos
rodantes del cojinete.
Patrón de
esfuerzo
Deformación (exagerada) y esfuerzo
producido por un rodillo sobre una
suprficie plana
Patrón de
esfuerzo
Lubricación con grasa
Las grasas proveen una película lubricante a la superficie de los elementos rodantes, separadores y
canales de rodadura. En realidad el lubricante es
una fina película de aceite que se libera cuando la
red fibrosa tridimensional de la grasa se quiebra
por el esfuerzo cortante. Solamente se malogra la
parte de la grasa en contacto íntimo con las superficies movibles, el resto permanece intacto y funciona como sellante.
Cuando un cojinete recientemente cargado empieza a girar, la grasa es lanzada desde los elementos rodantes y puesta a circular rápidamente por
el alojamiento. Después de corto tiempo la grasa
del anillo rotatorio externo es lanzada de regreso a
los elementos rodantes, donde se produce el corte.
Este ambiente turbulento al iniciar la rotación, crea
calor de fricción que alcanza un máximo y que después disminuye gradualmente, a medida que la acción continua de corte libera la película de aceite
lubricante. Al tiempo que se efectúa la lubricación,
la temperatura del cojinete que se ha cargado apropiadamente bajará y asumirá un equilibrio.
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Temperatura en C
Carga Normal
75
50
25
100
200
300
Tiempo en minutos
Temperatura en C
Sobrecarga
75
50
25
100
200
300
Tiempo en minutos
Relación tiempo/temperatura de un rodamiento cargado normalmente
y lubricado con grasa y de uno que ha sido sobrecargado con
lubricante.
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COMPOSICION Y CARACTERISTICAS
DE LAS GRASAS
La facultad de las grasas lubricantes de operar en
tan diferentes aplicaciones, bajo una amplia variedad de condiciones y medios ambientales, constituyen un testimonio de la flexibilidad de su composición. Las grasas son fórmulas complejas de
espesantes,
componentes estructurales, bases fluidas y aditivos diseñados para cumplir los requisitos de aplicaciones específicas.
Cuando se usan como lubricantes, las grasas tienen un comportamiento muy parecido al de los
aceites. Reducen la fricción proveyendo una película que separa superficies en movimiento. Sin
embargo, tienen la ventaja de permanecer donde se aplican, y tienen menos probabilidad de
escapar de una máquina o de las superficies que
lubrican, si se encuentran bajo efectos de la fuerza de gravedad o fuerzas centrífugas.
Estructura grasa LITIO
Al mismo tiempo, las grasas pueden formar un
sello efectivo contra la húmedas y los contaminantes sólidos.
Estructura grasa CALCIO
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COMPONENTES ESTRUCTURALES DE
LA GRASA
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esfuerzo, las uniones vuelven a formarse y la grasa vuelve a su consistencia original.
La grasa tiene dos componentes estructurales básicos: un agente espesante y el fluido líquido,
o base fluida en el que se dispersa el agente
espesante. Muchos tipos y combinaciones de
espesantes y fluidos base, junto a modificadores
de estructura suplementarios y aditivos de desempeño, le dan sus características especiales a las
fórmulas finales de grasa.
Al examinar, bajo una alta ampliación, una grasa
basada en un jabón, se nota una malla tridimensional
de fibras de jabón microscópicas. La forma de
actuar de una grasa, se ha explicado como si esta
malla actuara como una esponja y atrapara moléculas de aceite, que luego serían liberadas al aumentar la presión y la temperatura.
Sin embargo, parece ser que el mecanismo de
acción de una grasa es aún más complicado, y
que la grasa es un lubricante efectivo. Esto se
demuestra con el hecho de que, analizando el
material en superficies lubricadas con grasa, muestra que contiene la misma concentración de agente espesante, sin haber un exceso de aceite base.
Se piensa que las fibras del jabón utilizado como
agente espesante, se mantienen juntas gracias a
fuerzas moleculares débiles. Esto da a la grasa,
en un comienzo, una estructura relativamente
sólida. Pero al someterla a un incremento en la
presión o la temperatura, las uniones entre las fibras se rompen y dejan fluir la grasa. Al terminar el
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ACEITES BASE
Las bases de los lubricantes utilizados en la formulación de grasas son generalmente de origen
mineral (petróleo) o sintético, aunque los aceites
vegetales también son usados en aplicaciones especializadas. Las bases sintéticas pueden elaborarse de petróleo o de aceite vegetal comestible
y se les acondiciona para el trabajo que deben
realizar.
Los aceites lubricantes son los componentes principales de las fórmulas de grasa y, como tales,
ejercen gran influencia en él comportamiento de
la misma. Al formular una grasa, se escoge generalmente la viscosidad del aceite base que tiene similitud al que normalmente se escogería si
el equipo se lubricara con aceite. Por ejemplo, un
aceite liviano podría escogerse para formular una
grasa lubricante apropiada para cojinetes de carga liviana y alta velocidad. Por otro lado, un equipo de carga pesada y lento movimiento necesitaría de un aceite de alta viscosidad.
La resistencia de una grasa a la oxidación puede
ser deficiente si su componente de aceite base,
tiene un índice de viscosidad bajo o moléculas
polinucleares aromáticas. Se prefieren los aceites parafínicos de alto índice de viscosidad por
su innata y buena estabilidad a la oxidación, pero
su falta de compatibilidad con algunos jabones
espesantes de calcio y sodio puede exigir el uso
de aceites nafténicos. En tales casos, se hacen necesarios los inhibidores suplementarios de oxidación.
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Una propiedad pobre de baja temperatura de un
aceite base no siempre define él comportamiento
de una grasa terminada, puesto que ciertos
espesantes pueden por sí mismos funcionar como
depresores del punto de fluidez.
La compatibilidad con sellos de caucho, puede
estar influenciada por el tipo de aceite base presente. Los aceites parafínicos ejercen un efecto
mínimo sobre éstos, mientras que los aceites
nafténicos pueden hacer que el material sellante
se infle.
Aceites sintéticos
Los fluidos sintéticos están incrementando su importancia, en grasas diseñadas para aplicaciones
especiales, en temperaturas extremas, estos incluyen: Polialfaolefinas, diésteres, poliglícoles, ésteres e hidrocarburos halogenados, bases sintéticas.
Exceptuando los fluidos de poliglicol, todos tienen viscosidades en la escala de aceites minerales HVI más ligeros. Sus índices de viscosidad y
Tipo
Aplicaciones principales
Polialfa Olefinas (PAOs)
Automotriz e industrial
Esteres de acidos
Dibásicos
Aérea y automotriz
Esteres de Poliol
Aérea y automotriz
Aromáticos alquilados
Automotriz e industrial
Polialquilen Glicoles
Industrial
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puntos de chispa, son más altos y sus puntos de
fluidez son considerablemente más bajos.
ción de saponificación puede retenerse durante el
proceso.
Esto los convierte en valiosos componentes de
combinación cuando se mezclan aceites de servicios extremos en altas y en bajas temperaturas.
Esta agua, hidroliza una cantidad equivalente de
jabón metálico, resultando en ácido carboxílico libre
que ayuda en la dispersión de las moléculas de
jabón. Cantidades más grandes de agua se incorporan algunas veces dentro del marco
molecular y se convierten en elementos estructurales esenciales como el caso de las grasas de
calcio convencionales.
Las principales desventajas de los sintéticos es
que son más costosos que los aceites minerales.
Esto limita su utilización en grasas y aceites para
especialidades. Los ésteres tienen la desventaja
adicional de tener más tendencia a inflar los sellos que los hidrocarburos, por tanto, se debe tener precaución cuando se les usa en aplicaciones
en las que puedan entrar en contacto con
elastómeros diseñados para usarse con aceites
minerales.
Agentes espesantes con base en jabón
metálico
Los jabones se forman cuando un ácido o éster
graso de origen vegetal o animal se combina con
un álcali o hidróxido metálico y reacciona, o se
saponifica, generalmente por aplicación de calor,
presión o agitación.
La estabilidad mecánica y propiedades reológicas de
la grasa final resultan de la estructura de fibra
dada por el jabón de metal.
El agua llega durante el proceso como un derivado. Por tanto el sistema de fabricación en sí mismo es una conveniente fuente de agua. Una pequeña porción del agua que se forma por la reac-
Jabones de calcio, el jabón convencional de
calcio o grasas a base de cal se prepara mediante la reacción de ácidos o ésteres grasos con hidróxido de calcio en un medio de aceite mineral.
Como resultado de las fibras pequeñas y estrechamente ajustadas que constituyen su marco estructural, el producto que así se produce tiene una
textura suave.
Las principales ventajas de las grasas de jabón
de calcio son:
- Quizás las más baratas para fabricar entre
las grasas a base mineral.
- No son emulsificables en agua por tanto,
resisten el arrastre desde los cojinetes. A bajas temperaturas no sufren transformación de
fase y por lo tanto mantienen capacidad de
bombeo.
Sus mayores desventajas son:
- La temperatura máxima de funcionamiento de
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las grasas a base de jabón de calcio,
estabilizada en agua es de solo 800 C; las
grasas derivadas de 12-hidroxisteárico pueden funcionar 1200 -1300 C.
- Las grasas de jabón de calcio se utilizan principalmente para lubricar bombas de agua, lazos de alambre y partes de maquinaria que
funcionan bajo condiciones ligeras.
- Su utilización en cojinetes planos y de
rodamientos está severamente limitada por
su baja estabilidad térmica y susceptibilidad
al corte.
Cuando se involucran ácidos grasos simples, la
adsorción de agua durante la reacción de
saponificación, es un factor crítico para lograr una
estructura grasa estable. Si el agua de la
hidratación se hace salir, la red fibrosa característica se rompe para producir ablandamiento y
por último, separación de fase. Si el jabón contiene el ácido 12-hidroxiesteárico, no se necesita el
agua de la hidratación. Las grasas de calcio
anhidro 12-hidroxiesterato son de hecho, más
térmicamente estables, que las grasas de jabón
de calcio hidratadas convencionalmente.
Jabones de sodio, El espesante de las grasas a
base de sodio se forma mediante la reacción de
ácidos o ésteres grasos con hidróxido de sodio
en un medio de aceite mineral. Las grasas de jabón de sodio tienen une estructura esponjosa.
Estas grasas han sido desplazadas signifi-
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
cativamente en las aplicaciones industriales por
su falta de versatilidad. Igualmente las grasas de
jabón de sodio son bastante limitadas para aplicaciones en cojinetes modernos, en razón a su alto
grado de solubilidad en agua. Por tanto, estas grasas están totalmente descartadas para uso en
acerías, en donde los cojinetes están sometidos
a la caída de grandes volúmenes de agua. Las grasas sódicas también son susceptibles de transformaciones de fase y de endurecimiento.
Sin embargo las grasas sódicas poseen ciertos
perfiles positivos que las hacen útiles en algunos
cojinetes de rodamientos, cojinetes de alta velocidad y engranajes. Sus ventajas incluyen:
- Excelentes propiedades inhibidoras de la
corrosión y oxidación.
- Buena estabilidad a alta temperatura.
- Estabilidad promedio al corte.
- La máxima temperatura de operación de las
grasas de sodio en los rodamientos, es alrededor de 1000 C aunque las grasas de sodio
con 12-hidroxiesterato son algo más estables
térmicamente.
Jabones de Litio, Los jabones de litio son los
más importantes y versátiles de las grasas a base
de jabón y tienen por lo menos el 50% de la producción de grasa. Las grasas de litio se preparan
mediante la reacción de ácidos grasos o ésteres
con hidróxido de litio en aceite mineral. Estos tienen una textura suave y fibrosa.
Las ventajas de las grasas de
litio incluyen:
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Grasas
- Excepcional estabilidad al corte; conveniente
para utilizar en los cojinetes planos de alta
velocidad y en rodamientos.
- Altos puntos de goteo y buena estabilidad
térmica. La temperatura máxima de servicio
se acerca a los 1400 C.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Características de las Grasas y Aplicaciones
Tipo
Tipo de
de
Espesante
Espesante
• Aluminio
Aluminio
- Buena tolerancia al agua; resiste el arrastre
en los cojinetes de fresadoras.
- La protección contra la corrosión y la oxidación es por lo menos igual a la de las grasas
de sodio.
- Los aditivos (inhibidores de corrosión,
inhibidores de oxidación, agentes EP) muestran generalmente mayor respuesta que otros
medios de jabón; por tanto las grasas de litio
se pueden acomodar fácilmente a condiciones y ambientes específicos.
- Excelentes propiedades sellantes.
• Sodio
Sodio
• Calcio
Calcio
• Litio
Litio
Características de
las grasas
Aplicaciones
Aplicaciones
• De
De apariencia
apariencia suave,
suave, tipo
tipo gel.
gel. Bajo
Bajo
de
de goteo.
goteo.
Excelente
Excelente resistencia
resistencia al
al agua.
agua.
Tendencia
Tendencia aa suavizar
suavizar // endurecer.
endurecer.
Altamente
Altamente dependiente
dependiente de
de la
la rata
rata
de
de corte.
corte.
• Lubrica cojinetes de baja
velocidad.
Aplicaciones en ambientes
húmedos o de alta
contaminación química
(cloro, amoniáco).
Disminución de uso.
• Apariencia aspera, fibrosa.
Punto de goteo moderadamente
alto.
Poca resistencia al agua.
Propiedades de buena adherencia
(cohesiva).
• Equipo industrial antiguo en
el que la relubricación es
constante.
Rodamientos.
• Apariencia
Apariencia suave,
suave, mantequillosa.
mantequillosa.
Puntos
Puntos de
de goteo
goteo bajos.
bajos.
Buena
Buena resistencia
resistencia al
al agua.
agua.
• Cojinetes en aplicaciones
húmedas.
Lubricante de rieles de
ferrocarril.
• Apariencia suave, mantequillosa a
algo fibrosa.
Punto alto de goteo.
Resistencia a escape y
ablandamiento.
Buena resistencia al agua.
• Chasis de automotor y
cojinetes de las ruedas
Grasas industriales
multipropósito
Lubricantes para la
industria de perforación de
petróleo
Algunos estudios de los espesantes de jabón de
litio sugieren que la relativa falta de solubilidad
del jabón en aceite lleva a una estructura de malla de grasa más fina que a su vez reduce la separación del aceite durante el servicio.
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Grasas
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Módulo Seis
Espesantes con base en jabones complejos
alojando en el transcurso de la reacción, las temperaturas suben gradualmente.
Las grasas de jabones complejos sé desarrollaron
para soportar las temperaturas de peración más
elevadas de los equipos modernos. La estructura
del espesante se forma mediante la reacción simultánea de un derivado de ácido graso y algún
otro componente polar llamado agente de complexión, con un componente básico. Por ejemplo,
correaccionando el ácido 12-hidroxiesteárico y un
ácido azelaico con hidróxido de litio se produce
una estructura de malla más intrincada que la de
un jabón de litio simple. Los agentes de complexión
tienen usualmente un peso molecular más bajo que
un derivado del ácido graso.
Jabones de complejo de litio, los jabones de
complejo de litio toleran temperaturas más altas y
ofrecen una vida útil más larga que la de sus equivalentes de jabones simples. Típicamente, los puntos de goteo están por encima de 2600 C, o cerca
de 800 C más altos que aquellos de las grasas de
litio convencionales. La temperatura máxima de servicio de las grasas de complejo de litio es alrededor de 1750 C, mientras que las grasas de litio simple generalmente no tolerarían temperaturas de
servicio por encima de los 1400 C.
Jabones de complejo de calcio, las grasas de
complejo de calcio se usan para lubricar los
rodamientos que trabajan a temperaturas de 16002000 C. (comparados con una temperatura máxima de funcionamiento de solo 900 C para las grasas de jabón de calcio sencillo). Más allá de este
rango empiezan a desestabilizarse y a liberar
cetonas.
Estas grasas se preparan mediante reacción de
una mezcla de ácido esteárico o 12-hidroxiesteárico
y un ácido orgánico de menor peso molecular comúnmente ácido acético con un exceso de hidróxido de calcio en un medio de aceite mineral.
Las temperaturas de reacción inicial se mantienen bajas para evitar la volatilización de los agentes de complexión. Así como el agua se va des-
Jabones de complejo de aluminio, las grasas
de complejo de aluminio se preparan usualmente mediante la reacción de la mezcla de un ácido
graso, ácido benzoico y agua con isopropóxido de
aluminio en un medio de aceite mineral. Si la proporción de ácido graso sobre el ácido benzoico se
aumenta, la solubilidad en aceite del espesante
de complejo se aumenta, pero la estabilidad estructural se disminuye. Las grasas de complejo
de aluminio de óptima composición, tienen puntos de goteo cercanos a los 2600C, mientras que
las grasas de jabón de aluminio sencillo pueden
tener un punto de goteo de solo 1100 C.
Adicionalmente a las buenas propiedades de alta
temperatura que tienen, las grasas de complejo
de aluminio son estables al corte y resisten el
arrastre del agua. Por tanto, son una alternativa
competitiva de las grasas de complejo de calcio
para la lubricación de los cojinetes de rodamientos.
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Grasas
Su principal desventaja se refiere a una mala resistencia a la corrosión y la oxidación que a menudo no se puede corregir fácilmente con aditivos suplementarios.
Espesantes orgánicos
Los espesantes orgánicos, no poseen jabones,
los más utilizados son las poliúreas, que se preparan mediante la reacción de isocianatos con
aminas. Químicamente el producto se puede presentar así:
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Otros espesantes sin jabón, los ejemplos de otros
espesantes orgánicos sin jabón incluyen sales de
ácidos tereftálicos; ácidos fosfóricos, ácidos
tiofosfóricos y ácidos fosónicos; y polietileno,
policarbohidratos y polietilenos halogenados. Estos se usan en pocas aplicaciones comerciales y en
su mayoría son solo de intereses académicos.
Tipo
Tipo de
de
Espesante
Espesante
Las grasas de poliúreas se caracterizan por su
buena resistencia al agua y buena estabilidad térmica.
Aplicaciones
• Poliúrea
•• Apariencia suave, algo
opaca.Punto de goteo por
encima de 240° C
Buena resistencia al agua
Resistencia a la oxidación
Menor resistencia al
ablandamiento y al escape.
• Cojinetes industriales
de elemento rodante.
Uniones de velocidad
constante de los
automotores
• Organo clay Arcillas
• Apariencia suave y mantequillosa
Punto de goteo sobre 260° C
Resistencia al escape
Buena resistencia al agua
• Cojinetes de alta
temperatura con
relubricación frecuente.
Cojinetes de cuello de
rodillo de acerías
O
[ ~N- C -N CH* CH* ~ ] n
Cuando se incorporan a la cadena de polímeros
grupos de acetatos, se puede aplicar la denominación de “Complejo de acetato de poliúrea”.
Características de
las grasas
Grasas espesadas sin jabón.
Por su durabilidad, las grasas poliúreas se usan
frecuentemente en los cojinetes de sellado permanente, que se llenan durante el ensamblaje, se
sellan y trabajan sin relubricación durante la vida
normal del equipo.
Las grasas de poliúrea necesitan de procesos
más sofisticados y sus materias primas son más
costosas que las grasas convencionales. La mala
capacidad de bombeo de ciertas grasas de
poliúrea limitan su uso en los sistemas centralizados grandes.
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Grasas
Espesantes inorgánicos
Las características particulares de las grasas basadas en espesantes inorgánicos, básicamente
arcilla y sílice, las ha hecho útiles en aplicaciones especiales:
Arcillas, dos arcillas la bentonita y hectorita son
los agentes espesantes inorgánicos más importantes. Las grasas basadas en estos materiales
son funcionales en rangos de temperatura extremadamente amplios porque carecen de puntos
de goteo y resisten otras transformaciones de fase.
Por tanto, las grasas a base de arcilla son valiosas
para aplicaciones aerospaciales.
Ciertos aditivos de desempeño incluyendo
sulfonatos, naftenatos de plomo y algunos compuestos organofosfóricos (se sabe que son incompatibles con las grasas de arcilla porque tienden
a desestabilizar la estructura de gel).
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Influencia del espesante sobre las características de la grasa
Punto de
goteo (°C)
Temperatura
Max. de servicio (°C)
Fibra
177
93 - 136
Simple
Suave
132 - 143
121
Complejo
Suave,
mantequilloso
> 232
149
Espesante
Jabón de Sodio
Estructura
Jabón de Calcio
Jabón de Litio
Sencillo
Suave
199
163
Complejo
Suave,
algo fibroso
> 232
177
Complejo de
Aluminio
Gel suave
> 232
149
Arcilla
Suave
260
177
Poliúrea
Opaca, algo
harinosa
> 232
177
Sílice, los agentes espesantes con base sílice se
preparan mediante el tratamiento fino del silicato
sódico disperso con di-isocainatos o epóxidos. La
estructura de gel resultante es más bien amorfa
que cristalina.
En razón de su tolerancia a la radiación, las grasas de sílice que contienen fluidos de base aromática se usan frecuentemente para lubricar los
rodamientos en las plantas nucleares (rodamientos
de turbinas y generadores).
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Grasas
ADITIVOS
Los aditivos químicos pueden alterar en forma significativa el desempeño de las grasas lubricantes. Los factores que influyen en la selección del aditivo son:
- Exigencias de desempeño (aplicación del
producto).
- Compatibilidad (reacciones sinérgicas/
antagónicas).
- Consideraciones ambientales (aplicación del
producto, olor, biodegradabilidad, residuos
de descomposición).
- Color.
- Costo.
La mayoría de los aditivos descritos son químicamente activos, es decir, producen su efecto a través de una reacción química ya sea dentro del
medio lubricante o sobre la superficie metálica. Los
aditivos químicamente activos incluyen:
Inhibidores de oxidación, inhibidores de herrumbre y de corrosión Agentes antidesgaste
y de extrema presión E.P.
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Tipo
Tipo de
de
Espesante
Espesante
Estabilidad
de corte
Resistencia
al agua * *
Estabilidad *
alta - temperatura
Calcio
Calcio (Hidratado)
(Hidratado)
Calcio
Calcio (Anhidro
(Anhidro))
M
M
G
G
G
P
P (90)
(90)
M (140)
Litio
Litio
Sodio
Sodio
Complejo
Complejo de
de Calcio
Calcio
Litio
Litio acomplejante
acomplejante
G
G
M
M -- G
G
M
M
G
G
M
P
G
M-G
G (180)
G
G (200)
(200)
G
G (300)
(300)
G
G (250)
(250)
Aluminio
Aluminio acomplejante
Poliúrea
Poliúrea
Arcilla
Arcilla Bentonita
M
M
M
M -- G
G
M
M
G
G
M
G
G (250)
(250)
G
G (240)
(240)
G
G (Ninguno)
(Ninguno)
* ( ) Punto de goteo , C ** G = Bueno, M = Malo, P = Pobre
Los aditivos químicamente inertes incluyen:
- Modificadores de la viscosidad.
- Depresores del punto de fluidez.
- Agentes antiespumantes.
- Emulsificadores.
- Demulsificadores.
- Aditivos de las grasas.
Los modificadores de estructura y espesantes también pueden incluirse en esta categoría, al igual
que los polímeros que mejoran las propiedades
adherentes y de resistencia al agua.
Por otra parte, los aditivos químicamente inertes
afectan unas propiedades físicas de la grasa tales
como estructura, reología o tolerancia al agua.
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Grasas
Tipo
Tipo de
de
Aditivo
Finalidad
Componentes
típicos
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
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Funciones
Funciones
Aditivos
Aditivos Protectores
Protectores de
de Superficie
Superficie
Agente EP y
Antidesgaste
Reduce la fricción
y el desgaste y
previene el rayado
y el agarrotamiento.
Ditiofosfatos de Zinc,
fosfatos orgánicos,
azufre orgánico y
compuestos
orgánicos de azufre
y cloro.
Reacción química
con superficies metálicas
para formar una película
con más baja fuerza de
corte que el metal, por
lo tanto previene el
contacto metal con metal.
Inhibidor de la Previene la corrosión
herrumbre y la y la oxidación de las
corrosión
partes metálicas en
contacto con el
lubricante.
Ditiofosfatos de Zinc,
fenolatados de
de metal,
metal,
sulfonatos básicos de
metal, ácidos grasos y
aminas..
aminas
Absorción preferencial del
del
constituyente polar de la
superficie metálica para
suministrar una película
protectora o neutralizar
los ácidos corrosivos.
Modificador de Alterar el coeficiente
fricción
de fricción.
Acidos grasos
orgánicos y amidos ,
aceite de manteca,
fósforo orgánico de
alto peso molecular y
ésteres ácidos
ácidos
fosfóricos.
Absorción preferencial de
de
materiales activos en
superficie.
Modificador de Aumenta la
la viscosidad
viscosidad del aceite
base.
Pólimeros yy
copolímeros de
metacrilatos , butadieno
olefinas oo estirenos
estirenos
alquilados.
Como los aceites lubricantes, las grasas bajo condiciones de oxidación producen materiales inestables llamados peróxidos. Una vez formados, los
peróxidos se descomponen rápidamente y forman
otros materiales que son incluso más susceptibles de oxidación. El proceso es una reacción en
cadena que se acelera por el aumento de la temperatura y que se cataliza mediante ciertos metales particularmente aquellos presentes en los agentes espesantes con base de jabón.
Los productos finales de la oxidación son gomas,
lacas y materiales acídicos.
En la composición de grasas, la oxidación se manifiesta en cualquiera o la combinación de los siguientes síntomas:
Aditivos
Aditivos Protectores
Protectores
Antioxidantes
Inhibidores de Oxidación
Retarda la
descomposición
oxidativa
Ditiofosfatos de Zinc,
fenoles limitados,
aminas,, fenoles
aminas
sulfurados.
Descompone los
peróxidos y termina las
reacciones de radical
libre.
Reducir el efecto
catalítico de los
metales en las ratas
de oxidación
Acomplejantes
orgánicos que
contienen azufre,
aminas,, sulfitos y
aminas
fosfatos y sulfuros.
Forma una película
inactiva sobre superficies
metálicas al acomplejarse
con iones metálicos.
- Resecamiento y agrietamiento.
- Aumento de penetración.
- Disminución de punto de goteo.
Deactivador
metálico
- Aumento de absorción de oxígeno.
- Aumento de la acidez.
Los sedimentos en los cojinetes son las señales
más obvias de oxidación en el servicio.
Función: los inhibidores de oxidación funcionan
combinándose preferencialmente con los
peróxidos o especies radicales, por tanto, terminando la reacción en cadena de radicales libres.
Los inhibidores se destruyen gradualmente durante el proceso.
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
La resistencia natural de la oxidación de una grasa y el efecto de un inhibidor de oxidación dado,
depende del tipo de espesante, la acidez relativa o
la basicidad del sistema y la naturaleza del compuesto del aceite base.
acerías en los que grandes volúmenes de agua
de enfriamiento maltratan los cojinetes y donde se espera que las grasas lubricantes en funcionamiento absorban mucha más agua sin disminuir su desempeño.
Las grasas espesadas con jabón frecuentemente dificultan su inhibición porque los metales actúan como catalizadores de la oxidación. Los
espesantes a base de arcilla también son difíciles
de inhibir pero por diferentes razones. Los
espesantes de bentonita tienen afinidad por ciertos aditivos, tales como aminas aromáticas, y tienden a absorber esos aditivos en la superficie de
las plaquetas. Por tanto se consumen los aditivos de la fase de aceite y se reduce la resistencia a la oxidación.
Función: los espesantes y modificadores de estructura frecuentemente generan propiedades naturales de resistencia a la herrumbre pero si las
condiciones lo exigen se podrían requerir inhibidores suplementarios. Usualmente estos son
La naturaleza de los constituyentes de los aceites nafténicos o parafínicos pueden afectar la respuesta del inhibidor. Los aceites nafténicos de
bajo índice de viscosidad son naturalmente menos resistentes a la oxidación, posiblemente a
causa de su polaridad y el contenido aromático.
Las grasas que contienen aceites parafínicos de
altos índices de viscosidad son innatamente más
estables y más rápidamente inhibidas (Alvania,
Retinax).
Inhibidores de Herrumbre
La corrosión de los componentes de los cojinetes de hierro y acero causada por la presencia
de oxígeno atmosférico y de agua pueden causar serios daños. La protección de las superficies de metales contra la herrumbre es especialmente importante en las aplicaciones de las
compuestos de alta polaridad solubles en aceite
que funcionan por adsorción en superficie de
metal para formar una delgada película protectora que excluye aire y agua.
Extrema Presión
Agentes antidesgaste
Las grasas se formulan con agentes de extrema
presión (EP) para prevenir desgaste en condiciones de altas temperaturas, cargas pesadas o
periodos de operación muy extensos. Los químicos que sirven como agentes de extrema presión
generalmente contienen azufre, cloro, fósforo, metales o combinaciones de estos elementos.
Función: los agentes de extrema presión funcionan bajo condiciones de lubricación límite, en las
que, las superficies metálicas están en contacto
íntimo. Cuando las
superficies se mueven unas contra otras, la colisión de las asperezas de la superficie produce
elevaciones localizadas de temperatura que acti-
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van los agentes EP, se forman distintos compuestos químicos e inmediatamente se adhieren en
forma de película delgada sobre la superficie metálica. Las películas de sulfuro, cloro y fósforo cortan más fácilmente que el metal mismo; por tanto
se genera menos calor por fricción y se reduce el
peligro de soldadura severa.
Llenadores sólidos
Los llenadores que frecuentemente se denominan
“aditivos físicos” o “lubricantes secos” son materiales sólidos orgánicos o polímeros que tienen
como fin dar a las grasas protección EP y durabilidad. Algunos ejemplos incluyen:
-
Bisulfuro de molibdeno.
-
Grafito.
-
Oxido de zinc.
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Módulo Seis
la superficie del metal mientras se forman enlaces
débiles entre los átomos de azufre y las moléculas adyacentes. Cuando comienza el corte los
enlaces débiles azufre-azufre se parten y las moléculas se resbalan fácilmente una sobre otra.
Después de que la película de lubricante hidrodinámica se ha roto queda una película sólida en
el área de contacto que no permite que ocurra
calor por fricción. Los llenadores sólidos y agentes orgánicos EP producen el mismo efecto final
por medios físicos y químicos respectivamente.
Estos materiales son muy útiles en especial para
evitar que los cojinetes con carga pesada rocen y
se agarroten.
Distinto a los agentes EP orgánicos convencionales, los llenadores sólidos no producen su efecto
reaccionando químicamente con superficies metálicas.
Bajo condiciones límites, los sólidos suspendidos
se sedimentan físicamente en la superficie metálica y producen películas de baja fuerza cortante.
Por ejemplo en el caso del bisulfuro de molibdeno,
los átomos de azufre se adhieren fuertemente a
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Las grasas, por lo contrario, dada su estructura
semisólida, se comportan en forma diferente. Cuando se aplica presión a una grasa, ésta no comienza a fluir hasta que se alcanza una presión crítica,
que se conoce como límite elástico aparente. A
medida que se aplica más presión, la tasa de flujo
aumenta aún más y la viscosidad de la grasa disminuye. La viscosidad observada de una grasa es
llamada viscosidad aparente y varía con la temperatura y la tasa de flujo.
La viscosidad aparente de una grasa está principalmente determinada por la viscosidad del aceite base. Al conocerse su grado de viscosidad a
una temperatura y a una tasa de flujo específicas,
se puede dar una buena idea de las propiedades
de desempeño de la grasa y puede ser útil para
predecir la tendencia de la grasa, a escaparse de
las pistas de los rodamientos.
La viscosidad aparente se mide forzando muestras de grasas a través de tubos capilares con
caudales conocidos. Con la dimensión de los ca-
pilares, el caudal y la presión requerida para forzar
la grasa por los capilares, se puede determinar la
viscosidad aparente.
Viscosidad aparente
La viscosidad del flujo
no depende del caudal
Caudal (Tasa cortante)
Cuando una grasa es forzada por
entre un tubo, un cilindro de grasa en
el centro del tubo avanza como un
tapón.
Caudal
El caudal aumenta
desproporcionadamente a la
presión aplicada.
El caudal es
proporcional a la
presión aplicada
Caudal (Tasa cortante)
La viscosidad aparente de la
grasa disminuye al
aumentar el caudal.
Viscosidad
Al aplicar presión a un líquido normal, tal como un
aceite lubricante, empezará a fluir aún con una presión muy baja. A cualquier temperatura, la tasa
de flujo (o tasa de corte) es proporcional a la presión aplicada (esfuerzo cortante), en un amplio
rango de condiciones. La viscosidad del líquido (la
relación entre el esfuerzo cortante y la tasa de
corte) permanece siempre constante.
Módulo Seis
Presión (Esfuerzo cortante)
PROPIEDADES DE LAS GRASAS
Propiedades de flujo
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Presión (Esfuerzo cortante)
Grasas
La viscosidad del flujo
no depende del caudal
Caudal
Siempre y cuando el caudal no sea muy
rápido, un líquido normal fluye
suavemente por un tubo. El líquido
adyacente a las paredes del tubo es
inmóvil, mientras que el del centro fluye
más rápido.
CONSISTENCIA
La consistencia de una grasa es una medida de
su suavidad o dureza. Esta varía con la temperatura, dependiendo principalmente de la cantidad y
clase de espesante utilizado. También influye la
clase del aceite base y las condiciones bajo las
cuales trabaja la grasa.
La consistencia de la grasa a base de jabón, depende de los siguientes parámetros relacionados
con el espesante.
- Cantidad de jabón.
- Dimensión de la cadena de ácidos
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grasos.
- Grado de separación.
- Cantidad de no saturación.
- Presencia de grupos polares en la cadena
de ácidos grasos.
- Inclusión de modificadores especiales de e s tructura.
- Tamaño de partícula.
El aumentar la cantidad de jabón produce casi
siempre el respectivo incremento de consistencia o la dureza. Los ácidos grasos con cadenas
de longitud de 18 carbones, son usualmente las
más utilizadas. Longitudes de cadena más larga
causarían ablandamiento por su alta solubilidad
en aceite, mientras que cadenas más cortas también originarían ablandamiento, debido al mal contacto por la limitada solubilidad en aceite.
La presencia de cadenas ramificadas reduce la
consistencia, porque producen una estructura
cristalina no uniforme. Las moléculas no saturadas de ácido graso no se usan como espesantes
de las grasas ya que su relativa solubilidad en
aceite reduce tanto su consistencia como su punto
de goteo.
Números de consistencia NLGI
Número NLGI Penetración Trabajada a 25°C (décimas de milímetro).
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físicas de las grasas a base de jabón, pueden
modificarse incorporándole ciertos agentes químicos llamados modificadores de estructura. La
naturaleza polar de estos materiales ayudan a la
dispersión de las moléculas del espesante.
El tamaño de la partícula también es un parámetro
importante que afecta la consistencia de las grasas a base de jabón.
Si el tamaño de la partícula se hace pequeño es
decir si la proporción de la superficie de área contra volumen disminuye los valores de penetración
tienden a aumentar.
Los tamaños óptimos de partícula se pueden obtener regulando cuidadosamente la temperatura durante el proceso.
Las grasas varían desde semi-líquidos muy suaves con una consistencia de crema espesa, hasta sólidos duros parecidos a la cera. Se clasifican
habitualmente según el sistema NLGI desarrollado por el American National Lubricative Grease
Institute (Instituto Americano de Grasas Lubri- cantes).
Este sistema describe nueve grados desde 000, el
más suave, pasando por 00, 0, 1, 2, 3, 4, y 5,
hasta 6, el más duro. Los grados más utilizados
son los 1, 2, y 3; los grados 1 y 2 suelen utilizarse
para la lubricación de puntos de apoyo rodantes,
mientras el grado 3 puede ser requerido para puntos de apoyo operando a temperaturas más altas.
La consistencia, lo mismo que otras propiedades
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Número
Número NLGI
NLGI
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Penetración
Penetración Trabajada
Trabajada aa 225C
225C
(Décimas de milímetro)
445 - 475
400 - 430
000
000
00
00
355 - 385
11
310
310 -- 340
340
22
33
265 - 295
44
175 - 205
55
130 - 160
85 - 115
220 - 250
66
Se mide la consistencia utilizando un cono de un
tamaño y un peso específico llamado penetrómetro. Se coloca el cono con la punta apenas tocando la superficie de la muestra de grasa. Luego
se suelta el cono dejándolo hundir bajo su propio
peso durante 5 segundos.
Se mide la profundidad de la penetración del cono
y luego se relaciona con la consistencia de la grasa. A mayor penetración del cono, más blanda es
la grasa y su grado es bajo en el sistema.
ESTABILIDAD MECANICA
El trabajo mecánico, tal como el de una caja de
velocidades, puede descomponer la estructura de
una grasa y cambiar su consistencia. La mayoría
de las grasas tienden a ablandarse ligeramente
durante un trabajo pesado y luego recuperan poco
a poco su consistencia original cuando el trabajo
ha terminado. La capacidad de una grasa para resistir a cambios en su consistencia durante el trabajo, manteniendo la lubricación se llama estabilidad mecánica. Una grasa debe tener una estabilidad mecánica adecuada, para mantener una lubricación eficiente particularmente cuando existen vibraciones. Grasas inestables las cuales sé
suavisan excesivamente, podrían eventualmente escaparse de los cojinetes.
Ya que la mayor parte de las grasas demuestran
un cambio de consistencia al hacerlas trabajar,
las penetraciones suelen ser medidas antes y después del trabajo de la grasa en lo que se llama un
trabajador de grasa de 60 golpes dobles.
Grasa
Penetrómetro
La estabilidad mecánica sé evalúa midiendo la consistencia de la grasa antes y después de trabajarla
durante un período prolongado. Dos métodos corrientes de trabajo se utilizan; el primero hace trabajar la grasa varios miles de golpes en un trabajador de grasa; el segundo muele una muestra de
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
aunque hay muchos otros factores que se deben
tener en cuenta.
Una grasa no debe ser trabajada a la temperatura de su punto de goteo, sino, por debajo de éste,
entre 200 y 400 C. dependiendo del tipo de jabón.
Trabajador de grasas.
Cuando una grasa se enfría, se endurece gradualmente, hasta que llega a un punto en que ya está
demasiado dura para actuar como un lubricante
efectivo. La temperatura más baja de trabajo de
una grasa, está determinada principalmente por el
aceite base.
grasa en un tambor de metal durante dos horas
con un rodillo pesado.
Varios fabricantes de puntos de apoyo también han
encontrado sus propios métodos para probar la estabilidad mecánica de una grasa. Típicamente estos involucran operar un punto de apoyo lubricado
con una grasa durante un tiempo específico y luego evaluar la condición de la grasa y los componentes del punto de apoyo.
Punto de goteo
Al calentar una grasa a base de jabón, se suaviza
gradualmente hasta una temperatura crítica, a la
cual se descompone su estructura y la grasa se
derrite. La temperatura a la cual se produce esta
licuación se llama punto de goteo. Si se deja enfriar después de llegar a este punto, es posible
que no recupere su consistencia original. El punto
de goteo da, entonces, una indicación de la temperatura a la cual puede ser utilizada una grasa,
Punto de goteo.
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Grasas
El punto de goteo de una grasa se mide tradicionalmente calentando una muestra en una tasa agarrada a la punta de un termómetro. Se anota la
temperatura en el momento en que cae la primera
gota de grasa de un agujero en el fondo de la tasa.
En instrumentos más modernos, se mide la temperatura y la formación de la gota de aceite
electrónicamente.
SEPARACION DE ACEITE
Bajo ciertas circunstancias el aceite base en una
grasa puede separarse del espesante. Algún grado de separación es esencial, de otra manera la
grasa no podría proveer una lubricación adecuada. La formación de pequeñas cantidades de aceite, en la superficie de la grasa, en recipientes almacenados, es por lo tanto normal y no debe
causar preocupación. Este aceite debe ser mezclado con la grasa antes de ser utilizada.
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COMPATIBILIDAD
La separación de aceite puede también ocurrir
cuando se mezclan dos grasas.
El aceite base y los espesantes en cada grasa
individual, son escogidos cuidadosamente para
ser compatibles y proveer las propiedades requeridas. El aceite base de una grasa puede ser incompatible con el espesante de otra, de tal manera que cuando las grasas se mezclan, la estructura de una o de ambas se rompe. Esto resultará en una pérdida de la eficiencia lubricante y
puede resultar en una falla total. Por lo tanto dos
grasas diferentes, normalmente, no deben mezclarse en el mismo sistema. La compatibilidad de la
grasa con los empaques y otros componentes del
sistema de lubricación es también importante y
depende de las propiedades del aceite base.
La separación excesiva del aceite, en sistemas de
lubricación por grasa, puede causar problemas. Por
ejemplo, cuando la grasa es bombeada a presión
a través de un tubo, el aceite base puede separarse de su espesante, como si estuviera siendo filtrado. En este caso, el aceite puede escaparse de
los rodamientos que debe lubricar, mientras que el
jabón se queda bloqueando el tubo.
Por esta razón, las grasas que deben ser bombeadas a través de tubos muy largos, deben ser fabricadas para que esto no suceda.
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CRITERIO DE SELECCION
DE LA GRASA
La escogencia de un lubricante para aplicaciones
especificas es un asunto que debe resolverse armonizando las características ya sea de los aceites o las grasas, con las exigencias de servicio,
(tabla página siguiente) y sopesando las relativas
ventajas de cada una. En general la lubricación de
grasa es la mejor opción para:
- Equipos que trabajan intermitentemente o
que se guardan por largos períodos de tiempo.
- Condiciones extremas de funcionamiento( a l tas temperaturas, altas presiones, cargas
de choque, bajas velocidades)
Propiedades
Punto de goteo (°C)
Temperatura
máxima de goteo
Resistencia al agua1
Estabilidad mecánica
Estabilidad a la
oxidación
Protección contra
herrumbre
Bombeabilidad
(en sistemas
centralizados)
Separación de aceite
Apariencia
Calcio
Sodio
Calcio ((Convenc
Convenc)
96 - 104
163 - 177
Calcio (Anhidro)
135 - 143
- Equipo bastante desgastado (las películas
de grasa más espesa funciona bien en los espacios muertos agrandados).
Las grasas se utilizan para:
- Prevenir el desgaste.
- Reducir la frecuencia de la relubricación.
- Actuar como sellante.
- Proveer protección contra la corrosión y la
herrumbre.
- Inhibir la oxidación.
- Suspender (actúa como un reservorio de adi
tivos sólidos)
- Proteger los sellos de caucho.
Litio
177 - 204
Complejo de Aluminio
Complejo
Complejo de
de Calcio
Calcio
260 +
260 +
Complejo
Complejo de
de Litio
Litio
260 +
Poliúrea
Poliúrea
243
Organo-arcilla
Organo-arcilla
260
121
93
110
135
177
177
177
177
177
177
P-R
B-E
E
E
B
B-E
R-E
B-E
B-E
R -E
R
R -B
-B
R -B
R
R
R-B
B
B -- E
E
B-E
B-E
R -B
B-E
P
P -- B
B
P-E
R-E
R-E
R-E
P-B
R
R -- E
E
B-E
B
B
B
B -- E
E
P-E
P
P -- E
E
P-E
B-E
R-E
R
R -- E
E
R
R -- E
E
P-E
P-R
B-E
R-E
R-E
R-B
P-R
B-E
B-E
B
B
B
B
Suave
mantequillosa
Disponibilidad
EP
B-E
Suave
mantequillosa
Disponibilidad
Disponibilidad
EP,
EP, reversible
reversible
B-E
B-E
B
B -- E
E
B-E
B-E
Suave
mantequillosa
Disponibilidad
EP, reversible
Suave
mantequillosa
EP, antidesgaste
inherente
inherente
Suave
Suave
mantequillosa
mantequillosa
Disponibilidad
EP
Suave
mantequillosa
mantequillosa
Disponibilidad
EP
EP
Suave
mantequillosa
mantequillosa
Sin cambio
Líder
En declive
En aumento
Estable
En declive
Otras propiedades
R-B
Suave a
fibrosa
Adhesiva,
cohesiva
Volumen de
producción y tendencia
En declive
P-B
Suave
mantequillosa
Disponibilidad
Disponibilidad
EP
En declive
En aumento
1
1
P= pobre; R= regular; B= bueno; E= excelente
P=Pobre; R=Regular; B=Bueno; E=Excelente
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- Reducir la vibración y el ruido.
- Minimizar escapes, goteos y salpicaduras.
Por su consistencia, las grasas se mantienen más
fácilmente en los alojamientos de los cojinetes y
se facilita un diseño de sello más sencillo. Cuando
los sellos se gastan o deterioran, es más probable
que la grasa permanezca en su sitio, mientras que
el aceite escapa fácilmente. Esta es una ventaja
especial cuando se debe evitar la contaminación
del lubricante, como en el caso de los equipos
procesadores de alimentos.
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El aceite, sin embargo es más fácil de administrar
a todas las partes móviles de la máquina y se maneja más fácilmente cuando se drenan o se rellenan los depósitos de los cojinetes y las cajas de
transmisión cerradas.
El aceite también actúa como refrigerante. La grasa por su consistencia semifluida no está equipada para disipar el calor y no debe ser lubricante,
en aplicaciones que involucren altas velocidades y
excesiva fricción.
La grasa se comporta como un sellante natural al
prevenir la pérdida del lubricante o la entrada de
materiales extraños. La grasa se usa frecuentemente para lubricar transmisiones y cadenas descubiertas ya que forma una barrera entre los contaminantes y los componentes.
Las grasas se usan muy a menudo para componentes que están aislados o son relativamente inaccesibles. En estas aplicaciones no sería práctico suministrar un colector de aceite o relubricar
los componentes con frecuencia.
La grasa necesita menor frecuencia de aplicación
ya que su alta consistencia resiste los arrastres.
Como la grasa posee gran resistencia al movimiento, las funciones de alto y bajo torque, indican la
escogencia de aceites u otros lubricantes fluidos.
La lubricación apropiada de los rodamientos necesita menores cantidades de grasa, que de aceite.
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USOS MULTIPLES
Las grasas se pueden formular para cubrir una amplia escala de requisitos de aplicación,
Requisitos de formulación y aplicaciones.
Servicio
Requisitos
• Alta
Alta Temperatura
Temperatura
• Espesante
Espesante de alta temperatura
Aceite de alta viscosidad
Aceite de alto punto de chispa
Grado más alto de NLGI
Resistencia a la oxidación
• Baja
Baja Temperatura
Temperatura
• Bajo
Bajo porcentaje
porcentaje de
de espesante
espesante
Grado más bajo de NLGI
Aceite de baja viscosidad
Aceite de bajo punto de fluidez
Resistencia a la oxidación
• Amplio Rango de
Temperatura
Temperatura de
de
Operación
Operación
• Espesante de alta temperatura
Buen
Buen torque
torque aa baja
baja temperatura
temperatura
Buena
Buena capacidad
capacidad de
de bombeo
bombeo
Baja
Baja evaporación
evaporación
Resistencia
Resistencia aa la
la oxidación
oxidación
Resistencia
Resistencia aa la
la corrosión
corrosión
• Exposición al Agua
•• Bajo arrastre de agua
agua
Baja
Bajo
Baja atomización
atomización de agua
Consistencia
Consistencia firme
firme
Resistencia
Resistencia aa la
la herrumbre
herrumbre
herrumbre
• Extrema Presión
• Vapores bajos de prueba de
desgaste
desgaste
Valores
Valores altos
altos de
de prueba
prueba EP
EP
Aditivos
Aditivos sólidos,
sólidos, si
si son
son requeridos
requeridos
Aceite
Aceite de
de alta
alta viscosidad
viscosidad (preferido)
(preferido)
• Multiusos
• Usual antidesgaste EP
Resistencia
Resistencia aa la
la oxidación
oxidación
Resistencia
Resistencia aa la
la corrosión
corrosión
Aceptable
Aceptable capacidad
capacidad de
de bombeo
bombeo
Resistencia
Resistencia al
al agua
agua
Aunque el mercado de grasas se divide entre los
segmentos automotor e industrial, no siempre se
hace énfasis en la distinción entre las características y la calidad que cada uno requiere.
Muchas aplicaciones industriales, pueden servirse con las grasas de alta calidad para cojinetes de
automotores. En realidad, las especificaciones para
automotores funcionan frecuentemente como guías
para la selección de grasas industriales. Ciertamente, algunos ambientes industriales requieren
perfiles especiales de desempeño, tales como,
resistencia al agua y alta estabilidad térmica para
ser utilizadas en los laminadores de acero.
Los fabricantes de puntos de apoyo utilizan varios
factores en los cálculos para determinar las grasas adecuadas para los rodamientos.
El factor de la velocidad del punto de apoyo (ndm)
es igual a la velocidad rotatoria en revoluciones por
minuto (n) multiplicacda por el diámetro del círculo
primitivo (pitch cicle) del punto de apoyo en milímetros (dm).
El diámetro del círculo primitivo se toma como el
promedio del diámetro interior (d) y del diámetro
exterior (D) del punto de apoyo:
ndm = n x (d+D)
2
Los factores de velocidad máxima de los puntos de
apoyo se han determinado para varios tipos de puntos de apoyo lubricados con grasa y aceite.
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El factor k es la relación de la viscosidad real del
aceite base a la viscosidad requerida para asegurar la lubricación adecuada a la temperatura
de operación. k debe ser mayor de 1. Sí es menos
de 1, se debe usar una grasa con aditivos EP.
La relación P/c es un factor que toma en cuenta la
carga del punto de apoyo. (c es el factor de carga
dinámica y P es la carga equivalente tomando en
cuenta las cargas axiales y radiales). La relación
P/c se puede usar junto con el factor de velocidad
del punto de apoyo para ayudar en la selección de
los lubricantes.
10.000
5.000
2.000
1.000
500
500
200
200
Diámetro
Diámetro
Diámetro interior decreciente
del punto de apoyo
20.000
Velocidad (RPM)
El coeficiente a 23 da un indicación del efecto del
material del punto de apoyo y de la viscosidad del
aceite base sobre la vida útil del punto de apoyo.
Esto se puede determinar desde los cuadros suplidos por el fabricante si se conoce el factor de la
velocidad del punto de apoyo y el factor k. Debe
ser mayor a 1.
50.000
10 mm
20 mm
50
50 mm
mm
100 mm
200 mm
100
100
11
2
3
10 20
20 50 100 200 500
Viscosidad a la temperatura de operación (cSt
(cSt))
Un cuadro de selección de viscosidad para los rodamientos,
mostrando la viscosidad mínima del aceite base para una
lubricación adecuada a la temperatura de operación.
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REQUERIMIENTOS AUTOMOTRICES
La sociedad de ingenieros automotrices (SAE), ha clasificado las grasas para uso en automotores de acuerdo a la importancia de sus propiedades especiales, en aplicaciones específicas.
Importancia relativa de las propiedades de las grasas para automotores.
Propiedad
• Estabilidad
mecánica y
estructural
• Resistencia
a la
oxidación
• Servicio
alta
temperatura
Cojinete
Juntas
Rueda Universales Chasis Chasis ELI Multipropósito
A
M
B
A
A
A
M
B
A
A
A
M
B
M
A
• Protección
contra fricción
y desgaste
M
A
M
A
A
• Corrosión
• Arrastre
M
M
M
M
B
M
A
A
M
M
* H= más alta; M= moderada; B= baja; (Reporte informativo SAE J310)
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Cojinete de Rueda
Son los componentes más críticos del engrase de
un vehículo automotor. Se usan elementos
rodantes, en su mayoría cojinetes cónicos que
deben funcionar bajo condiciones muy severas
de peso y velocidad, en medios difíciles (lodo,
agua, nieve, polvo, etc.). También están sujetos a
cargas de choque severas y a altas temperaturas,
cuando se frena. Es muy importante que la grasa
del cojinete de rueda no sangre o se suavice excesivamente; el escape resultante puede ocasionar
la falla de los frenos.
Como, en los demás rodamientos, todas las causas comunes de fallas de los cojinetes, también
son aplicables a los de las ruedas. Adicionalmente,
estos cojinetes están expuestos a desgaste (una
condición que generalmente no se encuentra en
los rodamientos en otras aplicaciones).
Desgaste por rozamiento "Falsa Dureza": este
es un tipo especial de daño en los cojinetes, que
puede ser producido si se somete a un cojinete
cargado, a vibración de baja magnitud durante
un tiempo relativamente largo. Esta condición aparece en los cojinetes de rueda de los automóviles
que se transportan en tren o niñera por largas distancias.
El desgaste por rozamiento también puede suceder, aunque no muy comúnmente, por ciertas condiciones de funcionamiento por ejemplo, manejar
frecuentemente en carreteras destapadas, sometiendo el cojinete a periódicas cargas de choque.
El desgaste por rozamiento también puede ocurrir
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cuando un vehículo queda guardado por largo tiempo
sin moverlo. En este caso la vibración de la tierra o
la edificación puede ser suficiente para originar el
desgaste del cojinete.
Generalmente la grasa se vuelve de un color café
rojizo por la formación del óxido de hierro, como
resultado del roce. El óxido de hierro es un abrasivo, y rápidamente puede crear depresiones en los
rodamientos.
La corrosión por roce aparentemente depende de
la combinación de carga del cojinete, velocidad de
vibración y ángulo de oscilación. La metalurgia del
cojinete parece tener poca influencia en el desgaste por roce. El único remedio para este problema es sacarle la carga a los cojinetes de rueda,
levantando con gato el vehículo, durante los acarreos por largas distancias o almacenamiento por
período prolongado.
El tipo de grasa que se usa, también puede afectar el fenómeno de desgaste por roce. Algunas grasas retardan el desgaste aunque no lo eliminan.
Las buenas propiedades antidesgaste, tampoco garantizan la protección contra desgaste por roce.
Sin embargo, sí tiene un buen efecto la viscosidad
del aceite base, la consistencia, las características de sangrado y los aditivos. Una grasa más
suave con una viscosidad de aceite base relativamente baja y una mayor tendencia al sangrado,
podría brindar una mejor, aunque no completa protección, que una grasa más dura, dependiendo del
aditivo presente.
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Vida activa del cojinete de rueda
Como todos los demás rodamientos, la vida de
los rodamientos de rueda es impredecible. Incluso en cualquier momento pueden fallar los cojinetes lubricados y mantenidos debidamente. La
mejor forma de lograr una vida óptima del cojinete es utilizar el tipo de grasa e intervalos de engrase recomendados por el fabricante del vehículo
y establecer practicas de mantenimiento que eliminen las causas más comúnes de fallas en los
cojinetes.
Grasas para juntas universales
La grasa para juntas universales es capaz de soportar cargas pesadas y posee las demás propiedades relacionadas en la tabla (página anterior).
Algunas grasas de rodamientos de ruedas, se usan
frecuentemente para esta aplicación.
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Grasa multiprósito
Estas grasas cumplen los requisitos de desempeño para chasis, cojinetes de rueda, lubricación
de juntas universales y otros usos misceláneos
automotrices como el del servicio de quinta rueda.
Algunos lubricantes ELI de chasises son satisfactorios como grasa multiusos.
Grasas de extrema presión (EP)
Aunque no están designadas por el uso, esta
terminología se aplica a las grasas con alta capacidad de llevar carga, como lo determinan las máquinas Timken o de cuatro bolas. Las propiedades
EP pueden incorporarse en cualquiera de los tipos
de uso, más frecuentemente a aquellas designadas como multiuso o ELI.
Grasa para chasis
Las grasas para chasis (Tabla), se aplican con
pistola a través de accesorios y en los intervalos
que sugiere el fabricante del equipo. Una grasa con
una viscosidad aparentemente alta, con un índice
alto de corte, puede ser necesaria para el servicio
pesado.
Grasa para chasis de intervalos extendidos de
lubricación (ELI)
Estas grasas se utilizan en las suspensiones,
drivelines, y sistemas de dirección que tienen uniones selladas de fábrica o un ensamblaje que no
requiere relubricación en intervalos comparativamente largos.
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APLICACIONES EN ACERIAS
Históricamente las chumaceras han sido fundamentales en la industria ferrometálica, particularmente
en labores de laminación. Sin embargo, las acerías
más nuevas usan gran cantidad de rodamientos.
En acerías los cojinetes de mesa y cuello cilíndrico están sujetos a condiciones difíciles de servicio. En este medio hostil se sabe que los cojinetes de rodamientos, transmiten fuerza y soportan
carga más efectivamente que los cojinetes planos.
En el proceso de laminación, los espacios entre
los rodillos se reducen, después de cada paso consecutivo del lingote. Los cojinetes deben por tanto
tolerar el alto impacto inicial de carga y luego mantener la carga por largos períodos hasta que el lingote se adelgace a las dimensiones finales prescritas.
Los rodamientos, también son componentes importantes de grúas, cargadores, correas transportadoras y quemadores.
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METODOS DE APLICACION DE LA
GRASA
La grasa se puede aplicar de varias formas, dependiendo del número de cojinetes u otras piezas
móviles comprometidas y de las condiciones bajo
las cuales funciona una máquina en particular. Los
métodos de aplicación van desde el manual, en su
forma más simple, hasta los sistemas de provisión de grasa centralizados y completamente automáticos.
Empacado manual
El sistema de aplicación más simple es el de llenar a mano con grasa, ciertos tipos de cojinetes
antes del ensamblaje final o al momento de la
relubricación. El relleno manual es despilfarrador y
deja que la mugre u otras materias extrañas penetren al cojinete con la grasa.
Engrase por copa de compresión
Este mecanismo se atornilla directamente en el
ensamblaje de los cojinetes y es ampliamente
utilizado en ciertos tipos de maquinaria. La copa
se llena con grasa y la tapa se atornilla hacia abajo lo suficiente para engranar una rosca. La grasa
se coloca dentro del cojinete dándole vuelta continuamente a la tapa; la tasa de alimentación generalmente la marca el número de vueltas por hora,
por día, o por cualquier otra unidad de tiempo, dependiendo de las necesidades. A pesar de considerarse una mejora comparada con la manual, este
sistema falla en dar al cojinete una cantidad uniforme y eficiente de grasa y requiere de frecuente
atención.
Una copa de grasa.
Engrase de copa automático
Este método es un refinamiento del vaso de compresión, se trata de un reservorio lleno de grasa
con un émbolo forrado en cuero y activado por un
resorte que empuja lentamente la grasa dentro del
cojinete. La válvula de rosca de la base del
reservorio se puede activar o desactivar en cualquier punto intermedio para regular la salida o el
flujo de grasa. Ninguno de los dos tipos de copa
de grasa se recomienda para uso bajo condiciones de grandes variaciones de temperatura que puedan afectar la consistencia de la grasa.
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Aplicación por presión
El método que se utiliza con más frecuencia para
aplicar la grasa es el de accesorios de presión. La
grasa se puede aplicar por medio de una pistola
de grasa, que se opera manualmente o por unidades eléctricas o de aire comprimido. Estos accesorios de presión pueden enroscarse directamente dentro del alojamiento del cojinete. Cuando la
grasa se aplica en la parte de arriba bajo presión,
se abre una válvula de flotador que permite el flujo
de grasa dentro del área del cojinete. Cuando se
quita la presión, la válvula se cierra para aislar el
cojinete de la mugre y prevenir escapes que pueden surgir en el cojinete por la presión de retorno.
Existen accesorios de presión en diferentes cantidades de diseño, que se adaptan a varias aplica-
ciones.
Se prefieren los accesorios de presión a los de
vaso por las siguientes razones:
- La lubricación por presión permite sacar a
chorro la grasa antigua y los contaminantes
del cojinete.
- Los accesorios de presión protegen más
efectivamente el cojinete de la entrada de partículas extrañas.
- Los sistemas de presión se espera que
brinden una lubricación más eficiente porque
el desperdicio de grasa es mínimo.
Válvula
Resorte
Retorno
Cámara Pistón Cámara
de descarga
Intermedia
De la bomba
Al
Cojinete
Al Cojinete
Sistema Automático de Engrase.
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Sistemas centralizados de engrase
Los sistemas centralizados de engrase son mucho más confiables y económicos que los métodos de engrase manual descritos anteriormente.
Los sistemas centralizados permiten la lubricación
de gran número de cojinetes y partes móviles mientras la máquina está funcionando. Más importante
aún, los sistemas centralizados eliminan el potencial de lesiones asociadas con los sistemás manuales y facilitan el suministro de grasa al cojinete
y accesorios cuyo acceso generalmente es difícil
y peligroso.
Los sistemas centralizados automáticos suministran la grasa en cantidades medidas a muy distintos sitios. Básicamente los sistemas automáticos
consisten de una bomba, que produce la presión
requerida para empujar la grasa a través de las
válvulas medidoras, líneas, y conexiones de manguera flexibles hacia todos los puntos de cojinete
que requieren lubricación. La bomba puede operarse manualmente, con un motor, o ser accionada por alguna pieza de vaivén.
La frecuencia de la operación se controla manualmente o a través de un reloj eléctrico que se puede
ajustar para que funcione a los intervalos que se
requieran.
Las recientes innovaciones a la lubricación centralizada incluyen cronometraje electrónico, programación por computador y diseños modulares
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CONSIDERACIONES SOBRE
MEDIO AMBIENTE
Los aspectos del medio ambiente continuarán teniendo una gran incidencia en la industria de grasas lubricantes tanto para el fabricante como para
el usuario, tal como ocurre con los demás
lubricantes y áreas de lubricación.
La biodegradabilidad es un tema ambiental de excepcional importancia aunque no el único.
Otros factores importantes que afectan el medio
ambiente son:
- Toxicidad de los productos terminados.
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APLICACIONES DELICADAS
Cualquier aplicación que involucra exposición a los
elementos es susceptible a que la grasa se escape o salga por arrastre. Las industrias y sus típicas aplicaciones que tienen él más alto potencial
de afectar el medio ambiente son:
- Ferrocarril (grasas curvas y de zapatas).
- Minería (grasas de transmisiones abiertas).
- Acero (lubricantes de laminadores).
- Agricultura (lubricantes de recolectoras de
algodón).
- Uso de metales pesados (tales como plomo
y antimonio).
- Construcción (lubricantes de excavadoras).
- Uso del cloro para mejorar el desempeño EP.
- Forestal (lubricantes de levas).
- Marítima.
- Aplicaciones de unidades selladas para reducir la cantidad de grasa que se usa.
- Grasas como las fórmulas poliméricas que
minimizan las pérdidas por escapes o a se
sacan de la pista, o grasas resientes a escapes que se usan en minería)
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BIODEGRABABILIDAD
Mejorar la capacidad de los componentes de la
grasa para que se degraden como resultado de un
proceso biológico natural, es el área de más actividad dentro de la industria de grasas. Las grasas
biodegradables se componen esencialmente de los
mismos químicos como los de los producto no
degradables,
El componente primario que afecta la biodegradabilidad es la clase de aceite base utilizado en
la fórmula. Se deben usar aceites vegetales y/o
sintéticos porque los aceites minerales no son rápidamente biodegradables.
75
75 -- 95
95 %
%
Base
Base fluida
fluida
Aceites
Aceites vegetales
vegetales
Aceites sintéticos
55 -- 20
20 %
%
Espesantes
11 aa 88 %
%
Aditivos
Jabones
convencionales
Inhibidores
Inhibidores de
de oxidación
oxidación
Inhibidores de corrosión
Agentes
Agentes anti
anti-desgaste
EP,
EP, polímeros
polímeros
El reto al utilizar aceites vegetales es su limitación
para altas temperaturas y los aceites sintéticos
son costosos. Si se requiere alto desempeño, la
aditivación de estos productos se convierte también en un reto.
base en litio 12-hidroxiestearato o en la química
del jabón de complejo de litio el aceite y el
espesante se calientan a 4000 F. A esta temperatura, el aceite vegetal se oxidaría. Por tanto, las
grasas biodegradables se elaboran de jabón de calcio que tiene una temperatura de cocción más baja
pero que también tiene limitaciones de desempeño.
Las grasas biodegradables se han elaborado también de arcilla, poliúrea y jabones de complejo de
aluminio pero todas tienen limitaciones de desempeño/costo.
Las especificaciones de métodos estandarizados
de prueba de las grasas biodegradables es un área
en desarrollo. Actualmente, las pruebas de
lubricantes solubles en aceite incluyen CECL-33T-82 con un criterio de aprobación de 70-80% de
pérdida y la prueba Sturm Modificada con un criterio de aprobación de 60% o más.
El grupo de trabajo de Grasas y Medio Ambiente
del Instituto Europeo de Lubricantes de Grasas
(ELGI) está desarrollando las especificaciones de
prueba (usando la prueba CEC modificada para uso
con grasas) para medir la biodegradabilidad de la
grasa. Esta prueba se denomina CEC L-33-A-94.
Por ejemplo, en la fabricación de las grasas que
más se usan en las aplicaciones multiusos con
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RESPONSABILIDAD GLOBAL
PRUEBAS DE GRASAS
Históricamente las consideraciones de costo y
desempeño eran primordiales en determinar cómo
se formulaban y fabricaban las grasas. Ahora, un
concepto más global demanda la consideración de
varios factores adicionales como:
Las especificaciones estandarizadas de las pruebas imparten las guías para determinar y verificar las características importantes del desempeño de las grasas. Los usuarios pueden identificar
los criterios de desempeño requeridos utilizando
tales especificaciones y controlar los surtidos que
llegan para asegurar el cumplimiento del producto
con tales criterios. Las especificaciones típicas de
las grasas para automotores, industrial y uso militar se resume en el ánexo A. También se incluyen
las especificaciones y estándares internacionales
comunes (Europeos y Japoneses).
- Restricciones ambientales.
- Biodegradabilidad.
- Amplitud de conciencia del posible impacto en
el medio ambiente a lo largo del ciclo de vida
de un producto desde su formulación y fabricación hasta su utilización final.
- Mayor información en la etiqueta del
producto respecto al correcto manejo, uso,
disposición y peligros potenciales.
La lista de las pruebas de grasa común de la Tabla
(Indice de pruebas de grasas) no cubren todas las
pruebas ideadas para determinar las características de las grasas bajo varias condiciones. Sin embargo, es una compilación de las pruebas usadas
más frecuentemente. La mayoría de ellas se ciñen
a las pautas desarrolladas por varias organizaciones que elaboran los estándares.
Las pruebas no estandarizadas se emprenden
para evaluar las características de las grasas bajo
aplicaciones o ambientes de operación específicos.
A continuación se incluye una guía de la nominación y alcance de las pruebas estandarizadas más
comunes.
Estas pruebas se usan para determinar las características más importantes de desempeño de
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las grasas. Una copia actualizada de la especificación de cada prueba suministrará una completa descripción de los parámetros, aparatos, procedimientos y
criterios de evaluación de resultados de la prueba.
Características
Especificaciones
Prueba
IP*
Denominaciones
Separación
Separación de
de aceite
aceite (estático)
(estático)
Separación
Separación aceite
aceite presión
presión
Resistencia al sangrado
FTM
FTM 321.3
321.3
ASTM D - 1742
Corrosión
ASTM D - 1743
EMCOR
ASTM D - 4048
220
Prueba
Prueba de
de corrosión
corrosión
Corrosión
Corrosión del
del acero
acero
Corrosión
Corrosión del
del cobre
cobre
Extrema presión /
antidesgaste
ASTM D - 2596
ASTM D - 2509
ASTM D - 2266
Optimol SRV
SRV
326
239
Cuatro
Cuatro -- bolas
bolas
Método
Método -- Timken
Desgaste
Desgaste de
de cuatro
cuatro bolas
bolas
Oscilación
Oscilación
Identificación y control
de calidad
ASTM D - 2265
Punto
Punto de
de goteo
goteo
Resistencia a la
oxidación
ASTM D - 942
ASTM D - 3527
ASTM D - 3336
DIN - 51806
SKF RDF
Oxidación
Oxidación de
de bomba
bomba
Vida
Vida del
del cojinete
cojinete de
de rueda
rueda
Desempeño
Desempeño aa alta
alta temperatura
temperatura
Cojinete
Cojinete de
de rodillo
rodillo
Altas
Altas temperaturas
temperaturas yy velocidades
velocidades
142
ASTM
ASTM D
D -- 1092
1092
A
A la
la rata
rata de
de corte
corte de
de 16
16
Capacidad de / Bombeo
ASTM
ASTM D
D -- 4693
4693
U.S. Steel LT37
Torque
Torque de baja temperatura
Movilidad
Movilidad
Estabilidad de corte
ASTM
ASTM D
D -- 217
217
ASTM
ASTM D
D -- 1831
1831
ASTM
ASTM D
D -- 4290
4290
Viscosidad aparente
Escape
ASTM
ASTM D
D -- 1263
1263
Resistencia al agua
ASTM
ASTM D
D -- 1264
1264
ASTM
ASTM D
D -- 4049
4049
Velocidad constante de
las juntas
CVJ
Penetración
Penetración multiempo
Estabilidad
Estabilidad de
de rodamiento
rodamiento
Filtración
Filtración del
del cojinete
cojinete de
de rueda
rueda
50
215
Barrido
Barrido por
por agua
agua
Rociado
Rociado por
por agua
agua
Desempeño CVJ
* Instituto de Petróleo (Reino Unido)
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
En la Tabla se provee una descripción de las pruebas de cojinetes lubricados con grasa que se usan más
comúnmente en Europa.
Pruebas de Cojinetes usados ampliamente en Europa
Tipo
Prueba cojinete
Velocidad
Velocidad ((rpm
rpm)
22312 M.C4
6308
1500, 2500, 3500
1200 a 10000
FAG
FAG KSM
KSM
6204
6204 2Z
2Z (C3)
(C3)
30206
20000, 10000, 6000
3000, 1500
FAG FE 9
7206
3000, 6000
SKF R2F
IP 168 / 79
SKF
SKF ROF
ROF
FAG FE 8
Tendencia al
escape de las
grasas
7312, 31312A,
29412B
29412B
Cojinete de cono,
D= 6.3.5 mm y 49 mm
7.5 / 75 / 750 / 1500 /
3000
660
660
Temperatura Cojinete (C) Duración (hr
(hr))
Carga
Carga
Radial
Radial (N)
(N)
8510
1334
50
50
-Tensión
de
correa
Criterio de clasificación
Axial (N)
---
< 150
< 177
480
500
100
100
<< 170
170
A falla
4500
1500
< 250
11
<< 250
250
A falla
<< 250
250
500 ó a falla
104
104
6
3000
4500
80000,
50000,
20000,
10000,
5000
--
Condición y distribución de grasa, condición de cojinete
Temperatura del cojinete, condición del cojinete
Tiempo de marcha
Aumento de torque
torque,, temperatura
temperaturacondición
condiciónde
dedistribución
distribuciónde
de
grasa
Tiempo de marcha
Aumento de torque
torque,, temperatura, temperatura falla de
tiempo de marcha, condición del cojinete y la grasa,
desgaste del cojinete
Distribución de grasa, % de pérdida de grasa ASTM
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Grasas
GUIA PARA PRUEBAS COMUNES
ASTM D-217: Penetración del cono de la grasa lubricante.
Una medida de la distancia, en décimas de un
milímetro, que un cono, de peso y dimensión precisas, penetra una muestra de grasa a 250 C durante 5 segundos.
ASTM D-2265: Punto de goteo de grasa lubricante.
Determina la temperatura a la cual la grasa pasa
de un estado semisólido a uno líquido.
ASTM D-4049: Resistencia de la grasa lubricante al rociado de agua.
Capacidad de la grasa de adherirse a un panel de
acero inoxidable cuando se somete al rociado directo del agua.
ASTM-D 1264: Características de arrastre por
agua de las grasas lubricantes.
Resistencia de la grasa al arrastre por agua de
un cojinete cuando marcha bajo las condiciones
prescritas.
ASTM-D 1743: Propiedades preventivas de corrosión de las grasas lubricantes.
Diferencia las características inhibidoras de corrosión de las grasas lubricantes bajo condiciones de prueba específicas.
ASTM D-2266: Características de prevención
de desgaste de las grasas lubricantes.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Evaluación de la capacidad de la grasa para prevenir el desgaste en las aplicaciones de deslizamiento
de ac.ero sobre acero.
ASTM D-2509: Medición de las propiedades EP
de las grasas lubricantes.
Se utiliza para diferenciar las grasas que muestran niveles bajo, medio, o alto de las características EP utilizando “Timken Tester”.
ASTM D-2596: Medición de las propiedades EP
de las grasas lubricantes (método Four-Ball).
Provee el método de diferenciación de las grasas que poseen características de niveles de extrema presión bajo, medio y alto.
ASTM D-3527: Vida de la grasa del cojinete de
rueda.
Evalúa la vida de desempeño a alta temperatura
de la grasa de cojinete de rueda.
Sistema de prueba “Optimol SRV”
Determinar la fricción y el desgaste de los
lubricantes y materiales bajo condiciones de oscilación.
Corrosión del acero Estándares IP 220, NF
60135, SIS 155130, DIN 51802 del método
EMCOR.
Las propiedades preventivas de corrosión en el
acero de las grasas lubricantes se determinan exclusivamente bajo condiciones dinámicas por medio de estos estándares, comúnmente conocido
como: el método EMCOR, que fue originalmente
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Grasas
desarrollado por SKF.
DIN 51806: Prueba mecánico-dinámica de las
grasas de los descansos de cojinetes de rodamiento.
El objetivo de la prueba es el de determinar el comportamiento de las grasas lubricantes en los cojinetes de rodillos en condiciones (diferentes temperaturas y velocidades) que sean representativas
del funcionamiento práctico. De acuerdo a DIN
51825 esa temperatura se considera la temperatura máxima de servicio al que la grasa pasa la prueba de recorrido B.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
las ruedas de los carros particulares, ha aumentado significativamente en los últimos años. La experiencia ha demostrado que los complicados procesos de fricción se pueden reproducir en las pruebas de laboratorio solamente hasta cierto límite;
es decir se necesitan pruebas orientadas a la práctica que solamente se puede realizar directamente en las juntas de velocidad constante.
SKF RDF: Pruebas de las grasas lubricantes
para altas temperaturas y altas velocidades.
El procedimiento de prueba SKF, RDF predice la
conveniencia de las grasas lubricantes para servicio en altas condiciones de temperatura, a alta
velocidad (hasta 20000 r.p.m.) y relativa poca
carga sobre el cojinete (6204 2Z/C3).
Prueba Kugelfischer FAG FE 8.
El desempeño de la grasa en el equipo de la prueba FE 8, donde se miden la temperatura, torque y
desgaste, se puede utilizar para indicar su conveniencia en una aplicación específica de servicio
cuando están bien definidos el tipo de cojinete, la
velocidad, la carga y temperatura de funcionamiento.
CVJ Juntas de velocidad constante.
El uso de las juntas de velocidad constante (CVJ)
para transmitir fuerza entre la unidad conductora y
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Grasas
ESPECIFICACIONES DE LA GRASA
ANEXO (A)
Las siguientes son especificaciones o
estipulaciones representativas de grasas para las
necesidades de aplicaciones automotrices, industriales, y militares. En cada caso la identificación
o requerimiento de la especificación se entrega con
una pequeña exposición de su área de aplicación.
REQUERIMIENTOS SIDERURGICOS
Fuente: Manual de Lubricación del Ingeniero, USS
1981.
Grasa para cuello de cilindro,
Requisito No. 340
Aplicaciones: La grasa cuello cilindrico se usa
en los cojinetes de cuello cilíndrico para los
debastadores, lingotes, fresadoras y laminador de
plancha de la tela, bronce, metal babit o combinación y tipos segmentados. Estos cojinetes están sometidos a grandes cantidades de agua y lubricación límite. El método de aplicación se hace
por sistema de lubricación centralizado, en ciclos
de cinco a diez minutos de tiempo. En algunos
casos, estos sistemas sirven los tornillos y tuercas
del laminador, cojinetes cónicos, cojinete de rodillo, etc.
Grasa de extrema presión,
Requisito No. 350
Aplicaciones: Las grasas EP se usan en temperaturas de funcionamientos normales, de 660 C
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
(no exceder 930 C) en rodillos de refuerzo, rodillo
de trabajo y cojinetes de mesa; esto incluye condiciones que se hallan en cojinetes de bola, de
rodillo y planos y lubricación de uso general donde hay grandes cantidades de agua. La grasa de
extrema presión necesita ser suministrada por
medio de sistemas centralizados de lubricación
bajo una amplia escala de temperaturas.
Grasa EP trabajo extra,
Requisito No. 352
Aplicaciones: La grasa EP Trabajo Extra se utiliza para temperaturas de funcionamiento más
altas, de 930 C, pero que no excedan los 1210 C,
de los rodillos refuerzo, rodillos de trabajo y cojinetes de mesa. Estas condiciones se hallan en
los cojinetes de bola, de rodillo y planos y lubricación de tipo general donde hay gran cantidad
de agua. Esta aplicación también necesita ser
suministrada a través de un sistema centralizado
de lubricación bajo una escala amplia de temperaturas.
Grasas EP de extrema temperatura,
Requisito No. 355
Aplicaciones: Las Grasas EP Extrema Temperatura se utilizan para lubricar cojinetes de bola y
rodillo que cubren una gran escala de condiciones
tales como exposición al agua, presión extrema,
alta y baja temperatura, corte y oxidación. Estas
condiciones usualmente prevalecen en los rodillos
de los motores de ventiladores, cojinetes de rueda
del carro del quemador, de hornos de recolección,
hornos de secado, plantas de concreto, y fosos de
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Grasas
recalentamiento en los que el lubricante debe servir por largos períodos bajo severas condiciones sin
ningún reaprovi sionamiento.
Grasa EP alta temperatura,
Requisito No. 370
Aplicaciones: La grasa multiusos, alta temperatura, se utilizan para la lubricación de cojinetes de
bola y rodillo que cubren una amplia escala de condiciones tales como exposición al agua, alta y baja
temperatura, corte, oxidación y extrema presión.
Estas condiciones se encuentran generalmente en
los cojinetes de motor, cojinetes de rueda, cojinetes de fresadora de trabajo pesado y sistemas de
presión que necesitan buenas movilización a bajas temperaturas y en los que el lubricante debe
servir por largos períodos de tiempo bajo condiciones
severassinningún reaprovi- sionamiento.
Grasa de cojinetes de bola y rodillo,
Requisito No. 371
Aplicación: La grasa multiusos, alta temperatura,
se utiliza para lubricar los cojinetes de bola y rodillo que cubren una amplia gama de condiciones
tales como exposición al agua, alta y baja temperatura, corte y oxidación. Estas condiciones se
presentan en los cojinetes de motores eléctricos, cojinetes de rueda, cojinetes de palancas de engranaje, cojinetes de transportadores, y sistemas de presión que demanden buena movilidad a baja temperatura y en las que
el lubricante debe servir por largos períodos de
tiempo bajo condiciones severas sin ningún
reaprovisionamiento.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Grasas temperatura extrema,
Requisito No. 372
Aplicación: La grasa de extrema temperatura
se usa para lubricación de cojinetes de bola
y rodillo que cubren una amplia escala de condiciones tales como exposición al agua, alta y
baja temperatura, corte y oxidación. Estas
condiciones generalmente prevalecen en los
cojinetes de cualquier ventilador de motor,
cojinetes de rueda del carro de horno, hornos de recolección, hornos de secado, plantas de concreto, y fosos de recalentamiento
en los que el lubricante debe servir bajo severas condiciones sin ningún r e a p r o v i s i o namiento.
Grasa para chumaceras ferroviarias
(especificaciones AAR M-917-64, versión condensada), requisito No. 374
Aplicaciones y requisitos de prueba de servicio.
a.) Para la aprobación de la Asociación Americana Ferroviaria (AAR) la grasa debe lubricar
satisfactoriamente cada cojinete de rodillo de
los vagones durante una prueba de simulación
de servicio de ocho semanas en el Laboratorio
Central de Investigaciones de la AAR.
b.) La grasa debe mantener una consistencia
estable en los montajes de los cojinetes con
una penetración no inferior a 325 o más de 385
a 25 0 C durante la prueba acelerada de ocho
semanas.
Grasas de taller de servicio,
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Requisito No. 375
Aplicaciones: La grasa de taller de servicio se
usa para operaciones en condiciones comunes
con cojinetes de bola, rodillo y planos, incluyendo cuellos de cilindro y lubricación de tipo
general, donde hay grandes cantidades de agua
en las que la adherencia al metal es esencial.
Esta aplicación requiere también de sistemas
de suministro en masa para uso en toda la planta.
Grasa de bloque,
Requisito No. 400
Aplicación: Los bloques de grasa se pueden
cortar según pedido en distintos tamaños y
se aplican manualmente a los cuellos de la
fresadora de rodillo. Se necesitan distintas
consistencias para las varias temperaturas de
operación. Debe ser resistente al agua pero
sin embargo emulsio nar hasta cierto punto por
lo que forma una película lubricante en los cuellos rodantes de la fresadora sin romperse o
desmoronarse bajo diversas condiciones de
temperatura.
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Grasas
ESPECIFICACIONES FEDERALES:
GRASAS, INDUSTRIALES Y DE USO
GENERAL
Espec. Federal
VV-G-632a, Septiembre 18 1967
Las especificaciones generales están disponibles
en los departamentos de Marina y de Defensa.
Estas especificaciones cubren las grasas lubricantes que se quieren usar en la lubricación de maquinaria que esté equipada con copas de grasa tipo compresión.
Finalidad del uso: NLGI Grado 1: Para usarse en
una escala de temperaturas de -23 hasta + 490C;
grado 2: -18 hasta + 540C; grado 3: -12 hasta +
60 0C.
Todos estos grados de grasa bajo esta pauta son
resistentes al agua y por tanto apropiados para
usarse bajo condiciones donde hay presencia de
humedad.
Ninguno de los tres grados de grasa de estas pautas de deben utilizar en equipo automotor o de
artillería. A estas grasas no se les puede inhibir
contra la oxidación y por tanto no pueden prevenir la corrosión bajo condiciones adversas. Para
la lubricación de equipo automotor y de artillería,
úsese MIL-G 10924.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
ESPECIFICACIONES MILITARES
GRASA MULTIUSO, MIL-G-23549C, Marzo 31, 1981.
Las especificaciones federales están disponibles
en los departamentos de la Armada y de Defensa.
Esta pauta cubre los requisitos de una grasa tipo
único de uso general (bisulfuro de molibdeno) para
uso extenso a temperaturas hasta de 1770C, y por
períodos breves a temperaturas de hasta 2040C.
INTERNATIONAL HARVESTER
Materiales de Ingeniería.
Especificación B-27
International Harvester
Estas pautas cubren los requisitos generales de
grasas lubricantes de la compañía.
Las grasas lubricantes deben ser productos sólidos a semisólidos de una dispersión de agentes
espesantes y lubricantes líquidos. Se podrían incluir otros ingredientes que brinden propiedades
especiales. La base de jabón debe se Litio 12hidroxiestearato. El material debe ser combatible
con otras fuentes aprobadas y satisfactorio para
ser usado como grasa lubricante.
GENERAL MOTORS CORPORATION
Especificaciones GM 6031-M, Julio 1970, Grasa Multiusos.
General Motors Corporation.
Aplicación: Para lubricación automotriz de suspen-
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Grasas
sión frontal de juntas de bola, cojinetes de rueda y
articulaciones del timón.
FORD MOTOR COMPANY
Especificaciones ESW- M1C87A,
Enero 1979, Grasa NLGI Grado 1
Ford Motor Company.
Aplicación: Grasa que se usa como un lubricante
de larga duración del alojamiento del mecanismo
de dirección.
CHRYSLER CORPORATION
Especificación MS 3551E
(Parte No 2264833), Noviembre 23, 1976
Adhesivo de grasa lubricante- Grado 2
Chrysler Corporation.
Aplicación: Grasa lubricante apropiada para usarse en suspensión sellada y en las juntas de rueda de la varilla de dirección.
EUROPEAS
DIN 51825, Junio 1981, Grasa Lubricantes
DIN Normen, estandar Alemán.
Aplicación: Esta norma se aplica a las grasas lubricantes NLGI clases 0 a 4 según el
DIN 51818
para lubricación de rodamientos, cojinetes
deslizadores y superficies deslizantes para utilizarse en un rango de temperatura de servicio de 20 hasta + 1400C.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
ESTANDARES DE LA INDUSTRIA JAPONESA
GRASA LUBRICANTE, JIS K 2220-1984
Estandares de la Asociación Japonesa.
Aplicación: Este estandar se refiere a la grasa lubricante que debe utilizarse principalmente como
lubricante de varias piezas de maquinaria y condiciones de servicio que incluyen rodamientos, cojinetes de rueda y de chasis de automóvil, sistemás
de lubricación central, cargas pesadas, engranajes y fines generales.
ESPECIFICACIONES DE DESEMPEÑO
DE GRASA AUTOMOTRIZ
ASTM D-4950 Categoría “L”
LA: Para lubricación frecuente 3,200 km (2,000
millas) o menos.
LB: para rango de temperatura amplio.
ASTM D-4950 Categoría “G”
GA: Para rangos limitados de temperatura.
GB: Para rangos amplios de temperatura frecuentemente tan alto como 1200C. ocasionalmente tan
alto como 1600C.
GC: Nivel más alto de desempeño.
NLGI Marcas de Certificación
GC: Lubricante automotor de cojinete de rueda.
GC-LB: Lubricante automotor de cojinete de rueda y de chasis.
LB: Lubricante automotor de chasis
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Guía de requisitos de automotores por categoría de grasa.
LA
ASTM
D - 217
Penetración
LB
GA
GB
GC
X
X
X
X
X
Punto de goteo
X
X
X
X
X
Lavado por agua
-
X
X
X
-
X
X
-
X
X
X
X
D - 566 *
o ASTM
D - 2265
D - 1742
Separación de aceite
-
D - 1743
Protección oxidación
-
X
X
X
-
X
-
D - 1264
D - 2266
D - 2596
D - 3527
D - 4170
D - 4289
Desgaste 4 bolas
Extrema presión 4 bolas
Vida de alta temperatura
Desgaste por rozamiento
Compatibilidad
D - 4290
D - 4693
elastómera
Escape
Torque
a baja temperatura
-
X
X
X
X
-
-
-
X
X
-
X
X
-
-
-
X
X
X
X
X
X
-
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
DIAGNOSTICO S DE APLICACION DE GRASA
Síntoma
Posible causa
Revisar
Cojinete de Rodamientos
Ruido excesivo
Condición del cojinete
Cojinete desgastado o endurecido
Recalentamiento
Sobre engrase
Aplicación muy frecuente
Cojinete lleno al tope
Resequedad
Frecuencia insuficiente de lubricación
Producto incorrecto
Viscosidad incorrecta del aceite base
Deficiente capacidad de soportar carga
(calidad EP).
Escape excesivo de lubricante
Escape excesivo
de lubricante
Sellos
Daño mecánico
Encojimiento o inflamamiento excesivos
Instalación incorrecta
Cojinete de Rodamientos
Grado NLGI incorrecto
Grasa demasiado suave para la
aplicación o reblandecimiento en el
servicio
Incompatibilidad de grasas Ingredientes de grasas
Remplazo
frecuente de
cojinetes
Desgaste excesivo
Falta de capacidad de soportar carga
(EP de la grasa para manejar carga de
choque)
Resecamiento
Contaminación por agua, herrumbre o
mugre
Límite excedido vida activa del cojinete
Grado NLGI incorrecto
Alineación incorrecta
Alineación incorrecta
*Se entiende que se utilizan los cojinetes correctos instalados y alieneados en forma adecuada
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Cojinetes planos
Recalentamiento
Excesivo
desgaste
Mala distribución de la
grasa en el cojinete
Resecamiento
Grado NGLI incorrecto
Incorrecta canalización del cojinete
Frecuencia de lubricación
Lubricador defectuoso / taponado
Aplicación incorrecta de
la grasa
Estabilidad mecánica de la grasa en el
servicio
Resecamiento
Lubricación poco frecuente
Lubricador defectuoso / taponado
Aplicación incorrecta de
la grasa
Capacidad inadecuada de la grasa
para llevar carga
Rango de temperatura de la grasa
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Engranajes cerrados
Escapes excesivos
Grasa muy suave para
aplicación
Grado NGLI incorrecto
Incopatibilidad de la
grasa
Contaminación con grasas
incopatibles
Ruido
Falta de lubricación
Nivel inadecuado de lubricante
Grado NGLI incorrecto
Recalentamiento
Falta de lubricación
Grado NGLI incorrecto
Nivel incorrecto de lubricante
Agitación
Lubricación excesiva
Grado NGLI incorrecto
Rotura de diente
Generalmente no está
Picaduras
Generalmente por
diseño incorrecto y
relativo a la fatiga
Aunque no tiene relación con el
lubricante, utilizar una grasa o aceite
base más pesado puede retardar el
progreso de las picaduras
Desgaste y rayado
Falta de película
lubricante
Aplicación inadecuada
de la grasa
Desgaste abrasivo
Alineación incorrecta
Nivel
Nivel incorrecto
incorrectodel
dellubricante,
lubricante,
Consistencia,
calidad
Consistencia, calidad EP,
EP,yyviscosidad
viscosidad
de la base de aceite
de
la
base
de
aceite
Contaminación
Contaminación
Correcta
alineación
Correcta alineación
Contaminación
Alineación correcta
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Engranajes abiertos
Desgaste del
engranaje
Falta de película
lubricante
Sedimentos en los
engranajes o en
circunferencias de
raiz
Lubricación excesiva
Lubricación incorrecta
Frecuencia incorrecta de lubricación
Frecuencia excesiva de lubricación
Tipo apropiado de lubricante
Contaminación
Superficies deslizantes
Movimiento no
uniforme (stick
(stick slip)
slip)
Lubricación insuficiente
Frecuencia de aplicación
Tipo apropiado de lubricación
Juntas universales
Desgaste excesivo
Lubricación insuficiente
Tipo apropiado de lubricante
Frecuencia de lubricación grasa
Motores eléctricos
Funcionamiento
eléctrico incorrecto
Altas temperaturas
Escape excesivo de
grasa
Frecuencia de lubricación
Muy lubricado
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Acoples
Acople seco
Escape excesivo de
grasa
Sellos dañados
Grado NGLI incorrecto
Aberturas en las ranuras
Grasa endurecida
Separación centrífuga
Tipo apropiado de lubricante
Excesivo desgaste
Grasa incorrecta
Tipo apropiado de lubricante
Lubricadores centralizados
No llega la grasa a
los puntos de
aplicación
Depósito vacío
Fallas de la bomba
Obturador del
dosificador bloquea
el sistema de aire
Llenar con el lubricante apropiado
Suministro electricidad / aire
Tipo apropiado de lubricante
Sistema alta
presión
Accesorio obturador del
dosificador
Descargue defectuoso
de la válvula
Grado NLGI incorrecto
Contaminación
Examinar y reparar
Tipo apropiado de lubricante
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Aplicaciones húmedas
Ruido, alto desgaste
Aplicaciones
húmedas
Lubricación
insuficiente
Frecuencia aplicación
Tipo apropiado de lubricante
Herrumbre excesiva
Arrastre del lubricante
Tipo apropiado de lubricante
Aplicación errónea de la
grasa
Tipo apropiado de lubricante
Alta temperatura
Ruido, alto desgaste
Lubricación insuficiente
Frecuencia aplicación
Tipo apropiado de lubricante
Incopatibilidad de las grasas
Grado NLGI incorrecto
Viscosidad inadecuada del
aceite base
Sellos
Endurecimiento de la
grasa
Aplicación incorrecta de la
grasa
Tipo de espesante
Oxidación de la grasa
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Aldiba
Alta temperatura
(Estabilidad térmica)
EP
Máx .150º C
Alvania
Retinax
Máx
EP
EP
.150º C
Alvania
Retinax
Máx
R
WB
.150º C
Alta velocidad
(Ruido en cojinetes)
Rimula Grease
Retinax HDX
Máx .150º C
Malleus
Máx
X
X
.180º C
GL
Stamina
Máx
U
.180º C
XX
Vida de la grasa
Bombeabilidad
(Larga distancia)
Alta carga
(Propiedades EP)
X
X
Vibración
(Estabilidad mecánica)
Resistencia al agua
Propiedades contra
herrumbre
Aplicaciones típicas
Rodamientos
Molinos
papaleros
Cojinetes
Anti - fricción
= Excelente
Minería
Molinos
papeleros
Reductores
= Bueno
Rodamientos
Motores
eléctricos
Cojinetes
grandes
Industria en
Gral ..
= Adecuado
Maquinarias
de obras
civiles,
equipos de
movimientos
de tierras,
Agricultura,
juntas y
quinta rueda
X
Engranajes
abiertos
Molinos de
carbón
Acerías y
cables
Motores
eléctricos.
Rodamientos
a alta
temperatura
Equipo de
construcción
= Insuficiente
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PROBADOR SHELL DE GRASAS PARA
DETERMINAR POR CORRELACIÓN LAS
DIFERENTES FRICCIONES FHD Y EHD
El probador de grasas Shell permite establecer por
medio de la correlación, campo real vs prototipo,
la medición del nivel de pérdidas de potencia
mécanica, que por mayor fricción fluida y sin detrimento de la confiabilidad y calidad de la lubricación requerida por los diferentes tipos de
rodamientos, las diferentes grasas ofrecen durante su desempeño dentro del mercado de grasas
multipropósito vehicular.
FHD Fricción de régimen fluido hidrodinámico
EHD Fricción de régimen fluido elastohidrodinámico
CONSIDERACIONES PREVIAS
1. Lubricación elastohidrodinámica es igual a lu
bricación bajo régimen hidrodinámico (véase
cita y nota bibliográfica (a)) una vez hecha la
corrección de viscosidad absoluta sobre el acei
te lubricante con que se elaboró la grasa (tipo
Retinax WB-2 es un SAE 50), por efecto de la
presión de Hertz que es función de la fuerza
de compresión (véase nota (f)).
2. Aplicable a relaciones de diseño (véase nota
(b)) donde
30 < ZN < 300 (en cp x RPM)
P
P (psi)
Régimen < 30 se agrega aditivo E.P.
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
Deformación Elástica
producida por la
Presión de Hertz
(c)Distribución real carga soportada por cada rodillo
Q
Q
En cada rodillo ó
esfera del rodamiento.
3. En el caso general los automóviles cumplen
ZN > 30 a partir de 36 km./hr. a
P
temperatura rodamiento de 58°C.
Caso verificación un Hyundai/Accent de 1.550 kgf
(peso bruto) y 250 kgf (pasajeros) y 50 kgf (equipaje).
Consideración de carga máxima sobre cada rodamiento, caso ejemplo:
Fmax = Bajo régimen EHD (elastohidrodinámico)
la duplicación de la carga lo reduce en un <
10%, como se puede apreciar la ecuación de régimen no resulta altamente sensible al aumento
de la Q carga incluso a niveles de duplicarla dado
que en la ecuación de régimen se verá reflejada
por el valor de la variable P. Pero por otra parte
si resulta la ecuación del régimen EHD muy sensible a las variaciones que Z y N puedan tener.
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
A continuación y con base en lo anterior se toma
la carga Q sobre cada elemento de rodadura del
rodamiento como Fmax = F/8 donde F es el peso
del vehículo ejemplo.
Fmax = F/8 = Peso vehículo/8 (rodamientos/cuatro delanteros y cuatro traseros)
F/16 = Fuerza de compresión máxima de un rodillo dentro del rodamiento. (h)
F = 0,08C; C es la carga máxima total ejercida
sobre cada rodillo del rodamiento
(d) Nomograma SAE 50 (aceite conque se elabora
Retinax WB-2 que es parte del caso ejemplo) a
58°C es 100 cSt y considerando la gravedad específica de = 0.89 se obtiene la viscosidad dinámica
= 100 x 0.89 x 1.004 = 90 cp. O sea 90 cp a 58°C.
P2 max = 0.175 x F x E x 1  + 1  /L (en psi) (e)
4
r1 r2
Z = Viscosidad en cp del aceite básico tipo con el
que se hace la grasa, es de un SAE 50 que es 90
cp a 58°C, (temperatura media de operación) y su
viscosidad absoluta, corregida por aumento a la
presión de Hertz según (f)
C= 2.000 kg/8 = 250 kg. x 0.08 = 44.1 Lbf carga
máxima ejercida sobre cada elemento o rodillo
r1 = radio rodillo = 0.1”
r2 = radio pista interna = 14 mm ó 0.55"
L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"
E1 = E2 = módulo elasticidad acero =
31.3 x 106 lb/psi
= Viscosidad aceite SAE 50 en la grasa
(253 cSt a 40°C) (d)
Rodamiento Rueda
Referencia
No. Rodillos
No. Rodillos Promedio
r2 Promedio Cálculo
L = 8 mm = 0.315"
Delantero Interno
KLM11749/10
14
16.5
r2 = (d1 + D1) + (d2 + D2)
2
2
r1 = r1" = 2.5 mm = 0.1"
Delantero Externo
KLM45449/10
19
16.5
2 + 14 mm = 0.55"
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
DEMOSTRACION => CASO QUE REPRESENTA CONDICIONES REALES
VEHICULO VS. PROTOTIPO E IGUAL
ECUACION DE REGIMEN ZN/P = 2.09"
F = 44.08 Lbf =
r1 = radio rodillo = 13 mm = 0.55"
L = ancho rodillo = 8 mm ó 0.315"
E1 = E 2 = módulo elasticidad acero = 31,3 x 10 6/6/
psi
V = Viscosidad aceite en la grasa que es SAE 50
(253 cSt a 40°C)
Z = La Viscosidad absoluta del SAE 50 mineral
evaluada a 58°C (temperatura típica de funcionamiento de la grasa en una rueda vehicular)
según nomograma de las paramétricas de viscosidad, es de 90 cSt (d),
que multiplicados Z = V x β x ℘ = ℘ = gravedad
específica del aceite mineral 0.89
β = densidad agua = 1.004 gr/cm3
Z = 80 cp
Hyundai/Accent, llanta rin 13
694 mm/Sg
Coraza Good Year 13 x 175 x 70
Vtr = Velocidad tangencial rodamiento
vehículo = 2.5 km./hr mínima crítica y real, supuesto de empujar por un caminante el carro varado en
Vt rod = 694 mm/s x (22,25 mm)
(122.5 mm + 165 mm) = 54 mm/sg
122.5 mm
2xπx6
165 mm
22.5 mm
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
P2 = 0.175 x F x E x 1+1  / L respuesta en
r1 r2 
psi (e) Manual de Marks
Presión máxima soportada por el rodillo
P= 0.175 x 44.08 x 31.3 x 106x 1  +  1  /0.315 = 95.177

0.1 0.55

ZEDH
P
Z dinámica
9 cp
0 psi
80 cp
1.800 cp
cp
95.177 X => X = 80 x 1.800 = 16.000
9
ZH x NH = 16.000 x 12.42 = 2.09
PH
95.177
(F) NOMOGRAMA PARA CORRECCION DE VISCOSIDAD POR EFECTO
DE LA PRESION DE HERTZ
10 7
10 6
Silicona a 74°C
Viscosidad absoluta
10 5
Aceite Mineral a 50°C
Diester a 55°C
10 4
40.000 cp
10 3
Aceite Mineral a 58°C(Caso ejemplo)
10 2
Diester a 73°C
10 1
1
0
20
40
60
80
100
120 140
160
Presión en Psi x 1000
Aumento de viscosidad en los lubricantes corrientes debido a Max Presión Hertz de cálculo
conocida la presión para la corrección de viscosidad según presión de Hertz
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REPRODUCIBILIDAD CASO REAL DEL
REGIMEN EHD DEL CASO EJEMPLO A
TRAVES DEL PROBADOR
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
F = Fuerza de compresión máxima por rodillo
1 Temperatura 8°C (Bogotá en mañana fría)
(que es a su vez el peso del patín superior de 2.1
kgf dividido entre los cuatro rodillos = F/5 rodillos
F = 2.1 kg x 2.204 Lbf/kgf/5 = 0.93
(g) Pmax = [0.175 x (F) x 31.3 x 106 / (L x r)]1/2
r = radio rodillo = 6 mm = 0.24"
L = ancho rodillo = 52 mm = 2.01"
Pmax = [ 0.175 x (1.16) x 31.3 x 106 / (2.01 x
0.24)]1/2
Pmax = 3.242
2 Cuatro Rodillos (prototipo)
(F) Corrección viscosidad por presión Hertz =
3 Aceite SAE 50 (Retinax WB-2)
Z Dinámica P
Z dinámica
9 cp
0 psi
80 cp
20 cp
3.242 x 103
X=>X = 177.8 cp;
velocidad prototipo 7 cm/3 sg, ó sea = 37.33 r.p.m.
en cada rodillo N = 37.33 r.p.m.
Reflejando condiciones críticas automóvil Hyundai/
Accent 98
ZxN
P
Condiciones para simular caso ejemplo
4 Velocidad de 7 cm (longitud de cada pista pro
totipo) en 3,0 sg (es el tiempo que se toma halar
con el dinamómetro cada patín superior el pro
totipo) ó sea 35 mm/sg de velocidad tangencial.
N = 35 mm x 60 = 56 r.p.m.
2 xπ x 6
Z x N = 177 x 37.33 / 3.242 = 2.09 es < 30
P
ZN = 2.09
P
Hyundai
/Accent
(58°C)
95.17 x 103 p s i
12,42 r.p.m.
11,5 r.p.m.
2.5km. /hr
2.09
Vel= 23.33mm/ Sg
2,1 Kgf
Ef
Régimen
Mixto
Régimen
de
Lubricación
Limitrofe
2.09
D
FH
en
gim
é
R
30
y/o
D
EH
El incremento de la temperatura caso
ejemplo es función = (frenado y su
disipación de calor)
300
ZN = 2.09
P Prototipo
12.0mm
52,0mm
(58°C)
3.24 x 103 p s i
(37.33 r.p.m. ó 23.33 mm/
sg
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
BENCH MARKING A TRAVES DEL
PROBADOR GRASAS MP
TEMPE.
MARFACK MP
Fricción
Dinámica para
Fricción
Dinámica a
Vs.
RETINAX WB
Fricción
Dinámica para
Fricción
Dinámica a
Temp.°C
salir del reposo
RPM = 0
20°C
30°C
40°C
58°C
>360
172
130
128
>360
>360
320
250
250
152
130
120
>360
>360
300
220
80°C
100°C
130°C
150°C
106
98
96
70
230
210
170
130
116
108
81
72
200
170
150
130
37,33 rpm
salir del reposo
37,33 rpm
Prototipo ó sea RPM=0
Prototipo ó sea
12,5 rpm Hyundai
12,5 rpm Hyundai
SI
Manchando
Temp. >180°C Escurrimiento a 180°C = NO
NO
Escurrimiento a 180 °C = NO
PTO. GOTEO
Teórico 180°C ó sea
temperatura máxima
de trabajo y selección
es 150°C la cual marca
el punto máximo critico
en que por pérdida de
viscosidad se llega
a condiciones mínimas y
de estandar de diseño de
del sistema de
rodamientos y que debe
ser según ecuación de
regimen fluidodinámico
ZN > = 30
P
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
AHORRO DE ENERGIA CON GRASAS
SHELL MP SEGUN TEORIA FLUIDOS NEWTONIANOS
TEORIA FLUIDOS NEWTONIANOS
Para el punto de correlación de 58°C
Fgr
80 cp
v
h1
v
h 2
v 
h3
Retinax WB
y = mx + c
⇒ y m = 200 - 120 = 6,44
12,42
3.960
Esfuerzo de cizalladura F/A
Pag. 73 Libro Albarracín
Líquidos Newtonianos
Viscosidad absoluta
(i)
2.040
200
Velocidad es f  v
h
v
h
velocidad de deslizamiento
120
12,42 rpm
298 rpm
596 rpm
Esfuerzo de cizalladura = fricción FHD o EHD
velocidad de deslizamiento
Análisis de Fricción Bajo Criterio Líquido Newtoniano
a Temperatura Real Media de 58°C
Fgr
MARFACK MP
y = mx+c⇒ y m = 250 - 128 = 9,82
12,42
5.982
5.055
250
128
m=
12,42 rpm Hyundai
ó sea 2,5 km./hr
298 rpm Hyundai
ó sea 60 km./hr
596 rpm Hyundai
ó sea 120 km./hr
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CONCLUSIONES RETINAX WB vs
MARFACK MP
1. Tenemos un Lm de menor fricción fluidodinámica
del ahorro a orden de =
Λm = 9,82/16,44= 0,66 ó sea Retinax WB tiene
una tendencia 34% menos generadora de fricción
fluidodinámica y a la vez garantiza una adecuada
lubricación a condiciones de temperatura máxima
de diseño ó sea a 150°C, dado que a esa temperatura aún después de ser menos friccionante y a la
vez marca el umbral más critico de diseño en cuanto
a la película lubricante mínima esperada y capaz
de atender todavía las optimas condiciones de lubricación requeridas por el sistema.
2. Perdidas ó Ahorro de energía:
T = Torque
= Fricción x Vueltas =
Pot = Potencia
= T(gr)*9,8 x RPM/60/1000 = Kw
ΛPot = (Fricción Grasa mayor 58°C - Fricción grasa menor a58°C) x RPM/60
ΛPot = Pérdida
Velocidad = 596 r.p.m. x 2 p x 0.0225 = 1,41 mts/sg
60
Fricción en las rodamientos vehículo a 120 km./
hr y 58°C temp. rodamientos es:
= LFricción x Velocidad
= (Fricción Multifack MP - Fricción Retinax WB)
x 1,41 m/s x 8
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= (5.974 gr – 3.960 gr) x 9.8 dina/gr*Newton x

1.000 dina

1,41m/s x 8= 227w
= 0.27 Kw ó sea 0.36 Hp de una potencia total
de = 67 Hp a torque máximo = ó sea un 1,00%
por conducción a 120 Km/Hora por perdidas
de fricción fluido dinámica.
3. AHORRO ANUAL PROYECTADO RETINAX
WB MARFACK MP:
Lo anterior quiere decir para una vehículo que
cada tres días recorre 400 Km. (un vehículo de
servicio público) y que tiene un consumo específico de combustible de 40 km./gals. que al año
son 120 llenadas a full del depósito de combustible (capacidad 12 gals. de gasolina) estaría desperdiciando en pérdidas por mayor fricción 1.440
x 0.01 = 14,5 gals. de gasolina lo que a valor presente significan $2.500/gals. x 14,5 = $36.300,00
a una velocidad promedio de 120 Km./hr. carretera.
4. INDICE DE ESTABILIDAD TERMO-MECANICA
Indice 320 gr -130 gr =190 = 1,72 gr
150°C - 40°C 114
perdidos ó ganados por cada °C de variación que
se incremente ó reduzca en la aplicación utilizando Multifack MP
Indice 300 gr -130 gr =170 = 1,55 gr
150°C - 40°C 110
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
BENCH MARKING GRASAS EP
TEMPERATURA
PATIN
° C
SIN GRASA A 18 ° C
CON GRASA A 18°C
20
40
50
58
75
100
130
150
PUNTO GOTEO
180°C
MANCHADO A FIN
DE
PRUEBA
RETINAX EP 2
B
MULTIFACK EP 2
B
grs de Fricción dinámica p a r a
grs de Fricción dinámica p a r a
salir de reposo
RPM= 0
salir de reposo
RPM= 0
y para subir a
RPM = 37,33
70
70
310
>320
300
300
290
300
230
250
190
240
160
180
130
160
110
140
100
120
NO FUGO
NO MANCHO
y para subir a
RPM = 37,33
70
70
>320
>320
310
>320
310
>320
290
310
250
300
230
290
190
240
120
140
90
130
NO FUGO
ANALISIS DE FRICCION BAJO CRITERIO LIQUIDO NEWTONIANO A TEMPERATURA REAL MEDIA DE 58 °C
Fgr
2.652
MULTIFACK EP 2
y = mx+c ⇒ y m = 300 - 250 = 4,03
12,42
1.450
300
m=
250
12,42 rpm Hyundai
ó sea 2,5 km./hr
298 rp m Hyundai
ó sea 60 km./hr
596 rpm Hyundai
ó sea 120 km./hr
SI MANCHO
Fgr
Retinax EP 2
2.591
y = mx+c ⇒ y m = 240-190 = 4,03
12,42
1.390
240
190
12,42 rpm
298 rpm
596 rpm
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
CONCLUSIONES
1. Tenemos un Λm de menor fricción fluidodinámica del
ahorro a orden de =
Λm = 4.03/4.03 = 1 no se observa diferenciación
en la tendencia generadora de fricción, pero si a
partir de la mayor fricción inicial por parte de la
Multifack EP.
2. Al adicionar aditivo EP las grasas litio reducen
la fricción fluidodinámica de 5.854 gr a 2.652 gr.
para el caso de la Multifack EP 2 vs. la Marfack
MP ( ambas grasas litio NLGI2)
3. Lo anterior pero desde 3.840 gr. a 2.591 gr.
para la grasa Retinax EP 2 vs. Retinax WB (ambas grasas litio NLGI2).
4. Perdidas de energía
T = Torque
= Fricción x Vueltas =
Pot = Potencia = T(gr)*9.8 x R.P.M./60/1000 = Kw
ΛPot = (Fricción Grasa mayor 58°C - Fricción grasa menor a58°C) x R.P.M./60
ΛPot = Pérdida
Velocidad = 596 r.p.m. x 2 π x 0.0225 = 1.41 mts/sg
60
Fricción en las rodamientos vehículo a 120 km./
hr y 58°C temp. rodamientos es:
(2.652 gr-2.591gr) x 9.8dina/gr*Newtonx1.41 m/s x8=6.63w

1.000 dinas 
= ó sea 0.00889 Hp de una potencia total
de = 67 Hp, significa una reducción del 0.15%
5. INDICE DE ESTABILIDAD TERMO-MECANICA
Indice 320 gr -130 gr =180 = 1.8 gr
150°C - 40°C 100
perdidos ó ganados por cada °C de variación que
se incremente ó reduzca en la aplicación utilizando Texaco Multifack EP 2
Indice 250 gr -120 gr =130 = 1.3 gr
150°C - 50°C 100
perdidos ó ganados por cada °C de variación que
se incremente ó reduzca en la aplicación utilizando Shell Retinax EP 2
1.3 = 72%
1.8
ó sea que Shell Retinax EP 2 es un
28% más estable mecánicamente y
frente a la variación demostrada
por la Multifack EP 2 que es 1.8
gr/°C
= ΛFricción x Velocidad
= (Fricción Multifack MP-Fricción Retinax WB)
x 1.41 m/s x 8=
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
5. Además Retinax EP 2, no causa lacado y carbonización con depósitos
propios de su degradación al permanercer en temperaturas cercanas a los
165-180°C, por un espacio no mayor a los 5 minutos. Lo anterior puede
suceder cuando tenemos sistemas de frenos recalentados sobre una vía
que conduce en baja permanente y considerable velocidad (viaje a Melgar).
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Módulo Seis
GUIA DE COMPATIBILIDAD AGENTES ESPESANTES GRASAS
ESPESANTE
AL
AL
AL Cplex
Bario
Calcio
Ca Cplex
Bentonita
Li
Ca/Li
Li Cplex
Poliurea
Si = L
J
L
L
L
L
L
L
J
K
AL Cplex Bario
J
L
L
L
L
L
L
J
K
L
L
L
L
L
L
L
L
K
Calcio Ca Cplex Bentonita Litio
L
L
L
L
J
J
J
J
K
Regular =
L
L
L
L
L
L
L
J
J
K
L
L
L
J
L
L
L
L
L
L
L
L
J
L
L
J
J
K
Ca/Li Li Cplex Poliurea
L
L
L
J
L
L
J
J
K
J
J
L
J
J
L
J
J
K
K
K
K
J
L
K
K
K
K
No =
L
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EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
USOS DE LAS GRASAS
GUIA ESCENCIAL DE GRASAS SHELL
CONDICIONES DE OPERACION
OTRAS CARACTERISTICAS
CARGAS DE CHOQUE
ACOPLES DE ENGRANAJES
SISTEMAS AUTOLUBRICADOS
CABLES
ENGRA. ABIERTOS
ARTICULACIONES
MOTORES ELECTRICOS
GUIAS DESLIZANTES
CAJAS DE ENGRANAJES
COJINETES
RODAMIENTOS
AMBIENTABILIDAD
VIDA UTIL
ADHESIVIDAD
AGUA
LIBRE Pb
COLOR
VIDA
VIBRACION
EXTREMA PRESION
ALTA VELOCIDAD
BAJA VELOCIDAD
TEMPERATURA
XXXX
APLICACIONES
AEROSHELL 5
INDUSTRIA GLOBAL
XXXX
XX
XX
XX
XXXX
ALVANIA R-2
BASICO INDUSTRIA
XX
XX
X
X
XX
XX
LIBRE Pb
X
XXX
X
XX
XX
ALVANIA R-3
BASICO INDUSTRIA
XX
XX
X
XX
XX
XX
LIBRE Pb
X
XXX
X
XX
XXX
ALVANIA EPR-00
BASICO INDUSTRIA
XX
X
X
XXX
XX
XX
LIBRE Pb
X
X
XXX
XX
XX
XXX
ALVANIA EP-1
BASICO INDUSTRIA
XX
X
X
XXX
X
XX
XX
LIBRE Pb
X
XX
X
XX
XX
XX
ALVANIA EP-2
BASICO INDUSTRIA
XX
XX
XX
XXX
XXX
X
XX
LIBRE Pb
XX
XXX
X
XX
XX
X
XXX XXX
CAFE
AGROINDUSTRIA
XXX
X
XXX
XX
LIBRE Pb
XX
X
XX
XX
XXX XXX
NEGRA
PRODUCTO
MALLEUS JB
SEGMENTO
XXXX XXX XXXX
XXX
AGROINDUSTRIA
XXX
XX
X
XX
SHELL S 8085
AGROINDUSTRIA
XX
XX
X
X
SHELL MINEX
L. MINERIA Y MOV TIERRAS
X
MALLEUS GL 205
L. MINERIA Y MOV TIERRAS
XX
MALLEUS 3200
XXX
XXX
XX
XX
XX
LIBRE Pb
XX
XXXX
XX
XX
LIBRE Pb
XXX
XXX
XXX
XXX
LIBRE Pb
XX
X
XXXX
X
XXXX
XXX
XXX
LIBRE Pb
XX
X
XXX
X
LIBRE Pb
LINEA PETROLERA
X
XX
XXX
X
XXX
XXX
ALBIDA EP-2
LINEA ACERO Y ALUMINIO
XXX
XX
XX
XXX
XX
XXXX
XXXX
NERITA HV 2.5
LINEA ACERO Y ALUMINIO
XXXX
XX
XX
XXX
XXX
DARINA R-2/R-3
LINEA CEMENTO Y VIDRIO
XXX
X
MALLEUS ET
MALLEUS TC1/2
X
XXX
LIBRE Pb
XXX
XXX
X
LIBRE Pb
XXX
XX
XXX
XX
X
XXX
XX
XXX
XXX
X
USDA HI
X
X
XXX
XXX
X
USDA HI
X
XX
X
USDA HI
X
XXX
XXX
LIBRE Pb
X
LINEA ALIMENTOS
XXX
XX
X
XX
CASSIDA RL 2
LINEA ALIMENTOS
XXX
XXX
X
XXX
GRASA ROJA
LINEA AUTOMOTRIZ
X
RETINAX ROD/TOS
LINEA AUTOMOTRIZ
X
XX
XX
RETINAX WB 2
LINEA AUTOMOTRIZ
XX
XX
XX
XXX
RETINAX EP-2
LINEA AUTOMOTRIZ
XX
XX
XX
XXX
XX
XXX
LINEA AUTOMOTRIZ
XXX
XX
XX
XXX
XXX
XXXX
XXX
XXX
XX
XXX
X
XX
LIBRE Pb
XX
XXX
XXXX
XXX
XXX
X
XXX
XXX
X
CAFE
XXX
CAFE
XXX
CREMA
XXX XXX
CAFE
XX
XXX
NEGRA
NEGRA
XXXX
XX
X
NEGRA
XXXX XXX
XXX
X
XX
XX
XX
XX
XXX
XX
CAFE
XX
XXX XXX AMARILLA
X
XXX XXX AMARILLA
X
XXX
XX
XX
X
XXX
X
X
X
X
XXX
XX
XX
NEGRA
NEGRA
XXX XXX
XXX
XXX
CREMA
NEGRA
XX
CLARA
CLARA
XXX
CLARA
XX
ROJA
XX
XXX
LIBRE Pb
XXX
XXX
XXX
LIBRE Pb
XXX
XXX
X
XX
XX
X
X
XXX
XXXX
LIBRE Pb
XX
XXX
X
XX
XXX
XX
X
XXX
BUEN SERVICIO
NO RECOMENDABLE
MARGINAL SERVICIO
XXX
XXXX
XXX
XXX
XX
CASSIDA RL 1
X
XXX
XX
XXX
X
XX
LIBRE Pb
XXX
XXXX
LINEA ALIMENTOS
XXXX XXXX XXX
XX
XXX
LINEA CEMENTO Y VIDRIO
CASSIDA RL 00
RETINAX LX-2
XXX XXXX
SOBRESALIENTE EN SERVICIO
XX
XX
XX
X
XXX
ROJA
CAFE
EXCELENTE XXXX
XXX
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Grasas
EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL
Módulo Seis
CITAS BIBLIOGRAFICAS
e) Formula para Presión Max entre cilindros pag. 5-55
manual del Ingeniero Mecánico, Marks 9a. Edición
1.995
a) Manual de Mantenimiento SKF 1.992 de Rodamientos
pag. 207
f) Nomograma Tutor de Shell Lubricantes, Grasas y
Rodamientos, corrección viscosidad absoluta a presión de Hertz. Datos nomograma: Curva aceite mineral a 58°C.
b) Criterio para diseño dentro de régimen EHD es ZN
> 30 < 300 fig. 8.4.5., pag. 8-127, Manual del Ingeniero Mecánico de Marks, edición 9a, 1.995.
c) Distribución de la carga en un rodamiento Revista
de Rodamientos SKF Española No. 240, 1.992, pag.4
g) P= Presión Máxima de compresión según Fórmula/
«Presión Cilindros y Placa Plana»/pag. 5-56 Manual
Marks Edición 9a, 1.995
d) Nomograma SAE 50 (aceite conque se elabora
Retinax WB-2 que es parte del caso ejemplo) a 58°C
es 100 cSt y considerando la gravedad específica de
= 0.89 se obtiene la viscosidad dinámica = 100 x 0.89
x 1.004 = 90 cp. O sea 90 cp a 58°C
40
50
60
70
80
90
100
120
130
h) Tabla 144, pag. 586, Manual de Tribología de la
Lubricación de Pedro Albarracín.
i) Pag. 73 Libro Albarracín Líquidos Newtonianos
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
VISCOSIDAD
CINEMATICA
CENTIESTOKES
ACEITES CON
KVI < 100
140.000
60.000
30.000
15.000
10.000
5.000
3.000
1.600
1.000
500
300
200
150
100
85
48
30
ISO
20
1500
1000
800
680
460
15
10
9
8
7
320
220
6
150
100
68
46
32
22
15
10
5
GRAFICO ASTM DE
VISCOSIDAD-TEM/TURA
STANDARD PARA LOS
ACEITES INDUSTRIALES
DERIVADOS ' PETROLEO
4
2
0
40
4
50
60
70
80
90
100
10
16
21
27
32
38
120
49
130
54
140
60
150
160
66
71
170
77
180
82
190
88
200
93
210
99
220
230
240
250
104
110
116
121
°F
°c
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