12. LUBRICACIÓN Finalidad de la Lubricación Métodos de Lubricación. Tabla 12.1 Comparación de Lubricación por Grasa y Aceite

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1 1. LUBRICACIÓN 1.1 Fialidad de la Lubricació La fialidad pricipal de la lubricació es reducir la fricció y el desgaste e el iterior de los rodamietos que podría causar fallos prematuros. Los efectos de la lubricació puede ser brevemete descritos de la siguiete maera: (1) Reducció de Fricció y Desgaste Se previee el cotacto metálico directo etre los aros del rodamieto, los elemetos de rodadura y la jaula, compoetes eseciales de los rodamietos, por medio de ua película de aceite que reduce la fricció y el desgaste e las superficies de cotacto. () Extrusió de la Vida de Fatiga La vida de fatiga de los rodamietos depede ampliamete de la viscosidad y grosor de la película de aceite etre las áreas de cotacto de rodadura. Ua película de alto grosor prologa la vida de fatiga, pero la acorta si la viscosidad del aceite es demasiado baja. (3) Disipació del Calor Friccioal y Refrigeració La circulació de la lubricació debe ser utilizada para elimiar el calor friccioal o el calor trasmitido desde el exterior, co el fi de evitar recaletamietos del rodamieto y la cosiguiete degeeració del lubricate. (4) Otros La lubricació adecuada tambié ayuda a preveir la etrada de cuerpos extraños e el rodamieto, además de evitar la corrosió o el oxidamieto. 1. Métodos de Lubricació Los distitos métodos de lubricació se divide iicialmete e lubricació por grasa o por aceite. Las prestacioes satisfactorias del rodamieto se puede obteer mediate la adopció del método más adecuado depediedo de la aplicació o las codicioes de trabajo. E geeral, el aceite ofrece ua lubricació superior: o obstate, la lubricació por grasa permite uas estructuras más simples e el etoro del rodamieto. E la Tabla 1.1 se da ua comparació etre lubricació por grasa y por aceite. Tabla 1.1 Comparació de Lubricació por Grasa y Aceite Item Lubricació Grasa Lubricació Aceite Estructura del alojamieto y método del sellado Velocidad Simple Velocidad límite es etre 65 y 80% de la lubricació por aceite Puede ser complicada Requiere mateimieto cuidadoso Alta velocidad límite Efecto Refrigerate Pobre Posible desaparició de calor mediate circulació forzada de aceite Fluidez Pobre Sustitució Total del Lubricate Elimiació de Cuerpos extraños Cotamiació extera debida a fugas A veces difícil Imposible co grasa Etoro raras veces cotamiado por fugas Fácil Fácil Fugas frecuetes si o se toma medidas. No acosejable si se debe evitar cotamiació exterior 1..1 Lubricació por Grasa (1) Catidad de Grasa La catidad de grasa a sumiistrar al alojamieto depede del diseño del mismo y el espacio dispoible, características de la grasa y temperatura ambiete. Por ejemplo, los rodamietos de eje pricipal de máquiaherramieta, e los cuales la precisió puede ser afectada por pequeños icremetos de temperatura, sólo requiere ua pequeña catidad de grasa. La catidad de grasa para rodamietos ormales se determia de la siguiete maera: Se debe itroducir grasa suficiete e el rodamieto, icluyedo el lado guía de la jaula. El espacio dispoible detro del alojamieto para la grasa depede de la velocidad. 1/ a /3 del espacio...cuado la velocidad sea meor del 50% de la velocidad límite. 1/3 a 1/ del espacio...cuado la velocidad sea mayor del 50% de la velocidad límite. 105

2 LUBRICACIÓN () Sustitució de la Grasa (3) Itervalo de Relleado La Grasa, ua vez itroducida, ormalmete o ecesita ser relleada durate largo tiempo; o obstate, e codicioes de fucioamieto severas, debe ser relleada o sustituida frecuetemete. E tales casos, el alojamieto del rodamieto debe ser diseñado de maera que facilite esta operació. Cuado los itervalos de relleado so cortos, los putos de lleado y de vaciado debe ser proporcioados e posicioes coveietes que permita la sustitució de la grasa deteriorada por otra ueva. Por ejemplo, el espacio e el alojamieto destiado a la grasa puede ser dividido e varias seccioes co separacioes. La grasa e el lado particioado pasa gradualmete a través del rodamieto, mietras que la grasa vieja forzada de el rodamieto es descargada a través de ua válvula de grasa. (Fig. 1.1) Si o se utiliza válvula de grasa, el espacio e el lado de descarga se hace mayor que e el lado particioado, co el fi de que pueda reteer la grasa vieja, la cual es retirada periódicamete quitado la tapa. A Aú utilizado grasa de alta calidad, co el tiempo se produce la deterioració de sus propiedades; así pues, se requiere relleado periódico. Las Figs. 1.(1) y () muestra el itervalo de tiempo de relleado para varios tipos de rodamietos a distitas velocidades de fucioamieto. Estas tablas so sólo aplicables si la temperatura del 0 rodamieto es meor de 70 C; el itervalo de tiempo debe ser reducido a 0 la mitad por cada 15 C de icremeto de temperatura del rodamieto. Estas tablas so para grasas de buea calidad co jabó de litio y aceite de base mieral, bajo codició de carga ormal P/C=0.10. Grasas sitéticas e codicioes limpias, puede lograr mayor vida que lo mostrado e estas tablas. Fig. 1.1 A - A Combiació de Depósito Particioado de Grasa y válvula de Grasa A Itervalo de Relleado de Grasa, h Rodamietos Radiales de Bolas Rodamietos de Rodillos Cilídricos h Itervalo de Relleado de Grasa, h h rpm Velocidad (1) Rodamietos Radiales de Bolas, Rodamietos de Rodillos Cilídricos rpm Velocidad () Rodamietos de Rodillos Cóicos Rodamietos de Rodillos Esféricos Fig. 1. Itervalos de Relleado de Grasa A 106

3 (4) Vida de la Grasa de Rodamietos Totalmete Cerrrados Cuado se itroduce la grasa e rodamietos de ua hilera de bolas de raura profuda, la vida de la grasa puede ser estimada utilizado las ecuacioes (1.1), (1.) o Fig. 1.3: (Grasa para aplicacioes geerales (1)) log t= T N max N max (1.1) (Grasa de amplio rago ()) log t= T N max N max dode t: : N max: T: Vida media de la grasa (h) Velocidad (rpm) Velocidad límite co lubricació por grasa (rpm) (Valores para tipos VV y ZZ listados e las Tablas de rodamietos) Temperatura de fucioamieto ( C) (1.) Las ecuacioes (1.1) y (1.) y Fig 1.3 so aplicables bajo las siguietes codicioes: (a) Velocidad, N max cuado 0.5, asumir 0.5 N max N max (b) Temperatura de Fucioamieto, T E el caso de grasa para aplicacioes geerales (1) E el caso de grasa de amplio rago () 40 C T 10 C 40 C T 140 C Cuado T 40 C, asumir T=40 C (c) Cargas de los Rodamietos Las cargas de los rodamietos debe ser aproximadamete de 1/10 ó meos de la Clasificació de Carga Básica C r. Notas (1) () Las grasas co base de aceite mieral (ejemplo: grasa co base de jabó de Litio) que a meudo se utiliza por ecima de u rago de temperatura de aproximadamete -10 a 110 C. Las grasas co base de aceite sitético so utilizables por ecima de u amplio rago de temperatura de aproximadamete -40 a 130 C: 1.. Lubricació por Aceite (1) Lubricació e Baño de Aceite La lubricació e baño de aceite es ampliamete utilizada e los casos de velocidades bajas o medias. El ivel de aceite debe estar e el cetro del elemeto de rodadura más bajo. Es acosejable dispoer de u idicador de ivel visual co el fi de comprobar que se matiee el ivel de aceite óptimo (Fig. 1.4). () Lubricació por Goteo de Aceite La lubricació por goteo se utiliza habitualmete e rodamietos de bolas pequeños fucioado a velocidades relativamete altas. Tal y como se muestra e la Fig. 1.5, el aceite se almacea e u depósito visible. La cadecia de goteo se cotrola mediate u torillo situado sobre el depósito. h Fig. 1.4 Lubricació e Baño de Aceite Fig. 1.5 Lubricació por Goteo de Aceite V id a media de Grasa, t /N max Fig. 1.3 Vida de la Grasa de Rodamietos de Bolas Sellados 107

4 LUBRICACIÓN (3) Lubricació por Salpicadura (5) Lubricació por Chorro Mediate este método de lubricació, el aceite es salpicado sobre los rodamietos mediate egraajes o simples discos giratorios istalados cerca de los rodamietos y si ecesidad de sumergir los rodamietos e aceite. Normalmete se utiliza este sistema e la trasmisió de automóviles y e egraajes fiales de trasmisió. La Fig. 1.6 muestra u ejemplo de este sistema utilizado e u egraaje reductor. (4) Lubricació por Circulació La lubricació por circulació se utiliza ormalmete e aplicacioes de alta velocidad que requiere refrigeració del rodamieto y cuado los rodamietos so utilizados a altas temperaturas. Tal y como se muestra e la Fig. 1.7 (a), el aceite es sumiistrado a través de u tubo situado e el lado derecho, el aceite pasa a través del rodamieto y es evacuado a través del tubo situado e el lado izquierdo. Tras ser refrigerado e u depósito, vuelve al rodamieto a través de ua bomba co filtro. El tubo de descarga de aceite debe teer mayor diámetro que el de etrada, co el fi de que u caudal excesivo de aceite o provoque retrocesos del mismo hacia el alojamieto. La lubricació por chorro se usa a meudo e aplicacioes de rodamietos de ultra alta velocidad, tales como los motores a reacció co u valor dm (dm: Diámetro de paso de los elemetos de rodadura e mm; : Velocidad rotacioal e rpm) superior a u milló. E la Fig. 1.8 se muestra u ejemplo de ua ormal lubricació por chorro. El aceite lubricate es pulverizado a presió sobre el aro iterior y el lado guía de la jaula. E el caso de fucioamieto a alta velocidad, el aire alrededor de los rodamietos gira co el aceite, causado defleccioes del mismo. La velocidad del chorro de aceite desde la boquilla debe ser superior al 0% de la velocidad circuferecial de la superficie exterior del aro iterior (que es tambié el lado guía para la jaula). Se puede obteer ua refrigeració y distribució de temperatura más uiformes utilizado más boquillas para ua determiada catidad de aceite. Así pues, es deseable que el aceite sea descargado co fuerza para que la resistecia del lubricate a la agitació pueda ser reducida y el aceite pueda reducir la temperatura co efectividad. (6) Lubricació por Niebla de Aceite La lubricació por iebla de aceite pulveriza ua iebla sobre los rodamietos. El método tiee las siguietes vetajas: (a) La catidad de aceite ecesaria es míima, la resistecia del aceite a la agitació es baja y se posibilita velocidades mayores. (b) La cotamiació del etoro es míima debido a que las fugas de aceite so muy pequeñas. (c) Resulta relativamete fácil sumiistrar aceite cotiuamete fresco, co lo cual se prologa la vida del rodamieto. Fig. 1.6 Lubricació por Salpicadura (a) (b) Fig. 1.7 Lubricació por Circulació A 108

5 Este método de lubricació es utilizado e cabezales de alta velocidad para máquias-herramieta, bombas de alta velocidad, cuellos de cilidro de lamiació etc. (Fig. 1.9) Para lubricació por iebla de aceite e rodamietos grades es acosejable cosultar a (7) Método de Lubricació Aire/Aceite Utilizado el método de Lubricació Aire/Aceite, se descarga ua pequeña catidad de aceite itermitete, mediate u pistó de catidad costate e u tubo que coduce u caudal costate de aire comprimido. El aceite fluye a lo largo de la pared del tubo aproximádose a u caudal costate y proporcioal. Las mayores vetajas de la lubricació por aire/aceite so: (a) Puesto que se sumiistra la catidad míima ecesaria de aceite, el método es acosejable para altas velocidades debido a su meor geeració de calor. (b) Puesto que la míima catidad de aceite es alimetada cotiuamete, la temperatura del rodamieto permaece estable. Además, y tambié debido a la poca catidad de aceite usada, prácticamete o se produce polució ambietal. (c) Puesto que úicamete se sumiistra aceite fresco, la deterioració del mismo o ecesita ser cosiderada. (d) Puesto que existe u sumiistro cotiuo de aire comprimido al rodamieto, la presió itera del mismo es alta, y e cosecuecia el polvo o fluidos cortates o puede itroducirse. Por estos motivos, se utiliza este método e cabezales pricipales de máquia-herramieta y otras aplicacioes de alta velocidad (Fig. 1.10). (a) (b) Fig. 1.8 Lubricació por Chorro Fig. 1.9 Lubricació por Niebla de Aceite 5 Tomas de aire/aceite Putos de descarga de aire/aceite Fig Lubricació Aire/Aceite 109

6 LUBRICACIÓN 1.3 Lubricates Grasa Lubricate La Grasa es u lubricate semi-sólido que cosiste e u aceite base y u espesate. Los pricipales tipos y sus propiedades geerales se muestra e la Tabla 1.. Se debe recordar que u mismo tipo de grasa producida por distitos fabricates puede teer distitas propiedades depediedo de la marca. (1) Aceite Base Los aceites mierales o sitéticos tales como la silicoa o el aceite diester so aceites base para grasas. Las propiedades lubricates de la grasa depede pricipalmete de las características de su aceite base. Así pues, la viscosidad del aceite base resulta ta importate al seleccioar ua grasa como al seleccioar el aceite e sí mismo. Normalmete las grasas fabricadas co aceite base de baja viscosidad so más acosejables para aplicacioes de alta velocidad y baja temperatura, mietras que las fabricadas co aceite base de alta viscosidad so adecuadas para altas temperaturas y altas cargas. No obstate, el espesate tambié ifluye e las propiedades lubricates de la grasa; cosecuetemete el criterio de selecció de la grasa o es el mismo que el del aceite lubricate. () Espesate Como espesates para grasas lubricates, hay varios tipos de jaboes metálicos, espesates iorgáicos tales como la betoita y la sílice gelatiosa, y espesates orgáicos resistetes al calor tales como la poliurea y los compuestos fluóricos. El tipo de espesate guarda estrecha relació co el puto de goteo de la (1) grasa ; geeralmete, la grasa co alto puto de goteo tambié tiee ua alta resistecia a la temperatura durate el fucioamieto. No obstate, esta grasa o tiee ua alta temperatura de trabajo a meos que el aceite base sea resistete al calor. La temperatura máxima de trabajo para la grasa debe ser determiada cosiderado la resistecia al calor del aceite base, etc. La resistecia al agua de la grasa depede del tipo de espesate. La grasa de jabó de sodio o grasa compuesta coteiedo jabó de sodio se emulsifica al cotacto co el agua o humedad alta, y, e cosecuecia o puede ser usada e codicioes de humedad. (3) Aditivos La grasa a meudo cotiee varios aditivos tales como atioxidates, ihibidores de corrosió y aditivos de presió extrema que le cofiere propiedades especiales. Se recomieda usar aditivos de presió extrema e aplicacioes de altas cargas. Para utilizació prologada si relleado, se debe añadir u atioxidate. Nota ( 1 ) El puto de goteo de la grasa es la temperatura a la cual la grasa, caletada e u recipiete pequeño especificado, se hace lo suficietemete fluida para gotear. Nombre (Popular) E spesa t e A c eite Base Propiedades Puto de goteo. C Temperatura de Trabajo. C Velocidad de Trabajo % ( 1) Estabilidad Mecáica Resistecia a la Presió Resistecia al agua Preveció de Oxidació Observacioes Aceite Mieral Nota ( 1) Los valores listados so porcetaje de las velocidades límite idicadas e las tablas (4) Cosistecia La cosistecia idica la Bladura de la grasa. La Tabla 1.3 muestra la relació etre cosistecia y codicioes de trabajo. (5) Mezclado de Varios Tipos de Grasa Grasa de Litio Jabó de Litio Aceite Diester Aceite Ester Poliatómico Tabla 1. Aceite de Silicoa Grasa multiuso utilizada e umerosa aplicacioes s características a baja temperatura y par. Usada a meudo e motores pequeños y rodamietos para istrumetos. 10 Pobre Pricipalmete para aplicacioes co alta temperatura. No acosejable para rodamietos a altas velocidades o bajo altas cargas, así como para rodamietos co umerosas áreas de cotacto por deslizamieto. (rodtos. de rodillos) E geeral, distitas marcas de grasa o debe ser mezcladas. La mezcla de grasas co diferetes tipos de espesate puede destruir su composició y propiedades físicas. Icluso cuado los espesates so del mismo tipo, las posibles diferecias e los aditivos puede causar detrimetos. A 110

7 Propiedades de la grasa Grasa de Sodio (grasa de Fibra) Grasa de Calcio (grasa de Copa) Grasa de Base Mixta Grasa de Base Compleja (grasa compleja) Grasa de Base o jaboosa (grasa si jabó) Jabó Na Aceite Mieral Jabó Ca Jabó Na+Ca Jabó Li+Ca etc. Jabó Complejo Ca Jabó Complejo Al Jabó Complejo Li etc. Aceite Mieral Aceite Mieral Aceite Mieral Aceite Mieral Urea, Betoita, Carbó egro, Compuestos fluóricos, Compuestos orgáicos resistetes al calor etc. Aceite Ester sitético (Aceite Ester, aceite Ester poliatómico, aceite de hidrocarboo sitético, de silicoa, co base fluórica) Pobre Pobre Acept. a Acept. a Pobre Pobre a Pobre para grasa de Jabó Na Acept. a Acept. a Acept. a Acept. a Tipos de fibra larga y corta dispoibles. La grasa de fibra larga o es acosejable para altas velocidades. Preste ateció al agua y las altas temperaturas. La grasa de presió extrema co aceite mieral de alta viscosidad y aditivos de presio extrema (Jabó Pb etc,) tiee resistecia a la alta presió. Usada a meudo e rodamietos de rodillos y rodamietos de bolas grades. Acosejable para presioes extremas mecáicamete estables. La grasa de aceite base mieral es u lubricate de aplicacioes geerales, la de aceite base sitético se recomieda para etoros co alta temperatura, ácidos, alcalios, radioactividad y exposició a las llamas. Observacioes Las propiedades idicadas puede variar para las distitas marcas. Tabla 1.3 Cosistecia y Codicioes de Trabajo Número de Cosistecia Cosistecia 1/10 mm ( 1) Codicioes de Trabajo (Aplicació) Para egrase cetralizado. Cuado se puede producir corrosió por arrastre de metal. Para egrase cetralizado. Cuado se puede producir corrosió por arrastre de metal. Para baja temperatura Para uso geeral. Para rodamietos de bolas sellados. Para uso geeral. Para rodamietos de bolas sellados. Para alta temperatura. Para alta temperatura. Para sellados de grasa. Nota (1) Cosistecia: Profudidad obteida e la grasa por u coo impulsado por u peso específico, expresada e uidades de 1/10 mm. A mayor valor meor es la cosistecia de la grasa. 111

8 LUBRICACIÓN 1.3. Aceite Lubricate El aceite lubricate utilizado para los rodamietos es geeralmete aceite mieral o sitético altamete refiado co ua alta resistecia de película y superior resistecia a la corrosió y oxidació. Al seleccioar u aceite lubricate, la viscosidad del mismo e las codicioes de trabajo es importate. Si la viscosidad es demasiada baja, o se cosigue ua película de aceite adecuada pudiédose producir desgaste y daños aormales. Por otro lado, si la viscosidad es demasiado alta, la excesiva resistecia viscosa puede geerar caletamieto o grades fugas de potecia. E geeral, los aceites de baja viscosidad debe ser utilizados a altas velocidades: o obstate, la viscosidad debe icremetarse e fució del icremeto de carga o tamaño del rodamieto. La Tabla 1.4 proporcioa viscosidad geeral recomedada para rodamietos bajo codicioes de trabajo ormales. Para ser utilizada e el proceso de selecció del aceite lubricate adecuado, la Fig muestra la relació etre la temperatura del aceite y su viscosidad, mietras que e la Tabla 1.5 se da uos ejemplos de selecció. Tabla 1.4 Tipos de Rodamietos y Viscosidad Adecuada de los Aceites Lubricates Tipo de Rodamieto Rodamietos de Bolas y Rodamietos de Rodillos Cilídricos Rodamietos de Rodillos Cóicos y Rodamietos de Rodillos Esféricos Rodamietos de Rodillos Esféricos de Empuje Observacioes 1mm /s = 1 cst (cetistoke) Viscosidad Adecuada a su Temperatura de Trabajo Mayor de 13 mm /s Mayor de 0 mm /s Mayor de 3 mm /s Viscosidad Redwood Saybolt (Segudos) (Segudos) mm /s Grado de Viscosidad A : VG 7 ISO asumida V.I.80 B : VG 10 H : C : VG 15 JK : D : VG : E : VG 3 L : F : VG 46 M : G : VG 68 N : C F Temperatura Fig Tabla Temperatura-Viscosidad A 11

9 Itervalos de sustitució de Aceite Los itervalos de Sustitució de Aceite depede de las codicioes de trabajo y de la catidad del mismo. E los casos e los que la temperatura de fucioamieto es meor de 50 C, y las codicioes ambiétales so bueas y co poco polvo, el aceite debe ser sustituido ua vez al año. No obstate, e los casos e que la temperatura del aceite está etoro a los 100 C, el aceite debe ser sustituido al meos ua vez cada tres meses. Si la humedad o cuerpos extraños se puede mezclar co el aceite, los itervalos de sustitució se debe acortar. No se debe mezclar distitas marcas de aceite por los mismos motivos expuestos ateriormete para las grasas. Tabla 1.5 Ejemplos de Selecció de Aceites Lubricates Temperatura de Fucioamieto Velocidad Carga Ligera o Media Carga Alta o de Choque C Meor que la v. límite ISO VG 15,, 3 (Aceite para refrigeració) 0 50 C Meor del 50% de la velocidad límite 50 a 100% de la velocidad límite. Mayor que la velocidad límite. ISO VG 3, 46, 68 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) ISO VG 15,, 3 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) ISO VG 10, 15, (Aceite para rodamietos) ISO VG 46, 68, 100 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) ISO VG, 3, 46 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) C Meor del 50% de la velocidad límite 50 a 100% de la velocidad límite. Mayor que la velocidad límite. ISO VG 100, 150, 0 (Aceite para rodamietos) ISO VG 46, 68, 100 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) ISO VG 3, 46, 68 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) ISO VG 150, 0, 30 (Aceite para rodamietos) ISO VG 68, 100, 150 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) C Meor del 50% de la velocidad límite 50 a 100% de la velocidad límite. ISO VG 30, 460 (Aceite para rodamietos) ISO VG 150, 0 (Aceite para rodamietos) ISO VG 460, 680 (Aceite para rodamietos aceite para egraajes) ISO VG 0, 30 (Aceite para rodamietos aceite para turbias) Mayor que la velocidad límite. ISO VG 68, 100 (Aceite para rodamietos) Observacioes Para las velocidades límite, utilice los valores idicados e las Tablas de Rodamietos. Cosulte: Aceites para Refrigeració de Máquias (JIS K 11), Aceites para Rodamietos (JIS K 39), Aceites para Turbias (JIS H 13) y Aceites para Egraajes (JIS K 19). Si la temperatura de fucioamieto se acerca al valor alto de la bada de temperatura listada e la columa izquierda, seleccioe u aceite de viscosidad alta. Si la temperatura de fucioamieto es meor de 30 C o mayor de 110 C, es acosejable cosultar a. 113

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