Determinando la compatibilidad de las grasas

16 de noviembre de 2018

Autor Rich Wurzbach, MRG Labs. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latin America

IMGN1 1 Determinando la compatibilidad de las grasasLas tablas de compatibilidad de grasas se han desarrollado y distribuido desde la década de 1980 sin mucha alteración. Sin embargo, la tecnología de las grasas ha cambiado significativamente a lo largo de los años, y hay muchos ejemplos de afectaciones al desempeño que contradicen varias tablas de compatibilidad ampliamente utilizadas. Este artículo describirá los ejemplos más comunes de mezcla de grasas incompatibles y cómo determinar si dos grasas son compatibles.

Examinando las tablas de compatibilidad

Varias organizaciones confían en las tablas de compatibilidad para tomar decisiones importantes de mantenimiento. Estas tablas están disponibles en artículos, revistas y páginas web. Desafortunadamente, muy pocas tablas proporcionan referencias del origen de los datos o cualquier investigación utilizada para establecer las relaciones de compatibilidad descritas. También se han expresado importantes preocupaciones acerca de algunas de estas tablas después de que algunas grasas presentadas como compatibles han demostrado ser bastante incompatibles.

Recientemente se seleccionaron 17 tablas de compatibilidad y se evaluaron para identificar diferencias. La Tabla 1 muestra los espesantes utilizados en estas tablas y cuántas veces aparecen estas descripciones en las tablas. Diecisiete ocurrencias indicarían que una categoría de grasa estaba presente en cada una de las tablas, y solo había tres de tales productos.

Los tres productos que aparecieron en cada una de las tablas fueron aluminio complejo, litio complejo y calcio complejo. Sin embargo, lo común termina allí. En las 17 tablas se encontraron un total de 25 descripciones de productos diferentes. Es posible que algunas se hayan referido a las mismas categorías de productos pero no habrían utilizado nomenclatura común, por lo que es difícil determinar dónde podría haber una coincidencia.

TABLA1 Determinando la compatibilidad de las grasasTabla 1. Compilación de 17 tablas de compatibilidad de grasas

Contradicciones

Se descubrieron varias contradicciones entre las diferentes tablas. Por ejemplo, una tabla indica que la grasa de bario complejo es compatible con la grasa con espesante a base de bentona (arcilla), mientras que otras sugerían que esta mezcla es incompatible. Algunas tablas indican que la grasa de poliurea es compatible o compatible al límite con las de calcio complejo, pero otra tabla mostró que la grasa de calcio complejo es incompatible con la de poliurea.

Aunque hubo desacuerdos significativos entre las distintas tablas, todas tenían una cosa en común: pocas proporcionaron un enlace o referencia a la investigación que se realizó para desarrollarlas. Es decir, las tablas que se utilizan para tomar decisiones importantes de ingeniería y diseño son contradictorias y no indican la fuente de información o investigación utilizada para compilarlas.

Tras la observación, se hace evidente que algunas de las tablas se derivan de las otras. Las diversas descripciones utilizadas implican que algunas podrían haber sido copiadas de otras. Muchas tablas incluyen una cláusula de exención de responsabilidad, que generalmente indica que sería preferible eliminar toda la grasa vieja y evitar cualquier mezcla, o que se supone que las tablas son precisas al momento de su publicación. Esto reitera el desafío de encontrar una tabla única con suficiente autoridad para usarla con confianza al tomar decisiones sobre la mezcla de grasas.

Bases para la compatibilidad de grasas

Es interesante observar que estas tablas de compatibilidad de grasas se enfocan solo en la familia de los espesantes involucrados. Sin embargo, hay tres componentes para formular cualquier grasa lubricante: el aceite base, los aditivos y el espesante. Al mezclar aceites, las consideraciones clave son la viscosidad de cada producto, el tipo de aceite base y los aditivos. En las grasas, además de los elementos anteriores, hay que considerar también el espesante. Sin embargo, de alguna manera, estos parámetros críticos se pasan por alto cuando se utilizan tablas de compatibilidad de grasas. Esto se entiende de alguna manera, ya que la causa más común de problemas por mezclas de grasas está relacionada con las diferencias en el espesante de las grasas, pero ese no es el único problema

Compatibilidad del aceite base

Las grasas se fabrican empleando aceites básicos de origen mineral o sintéticos. Algunos básicos sintéticos son incompatibles con los aceites de bases minerales y con otros tipos de sintéticos, al igual que sucede al mezclar aceites lubricantes. Por lo tanto, es importante considerar el tipo de aceite básico presente en la grasa al determinar la compatibilidad. Si los espesantes de las grasas son compatibles pero los aceites básicos no lo son, la mezcla resultante puede ser problemática. La viscosidad es crítica al seleccionar cualquier lubricante. Del mismo modo, cuando se mezclan grasas donde las viscosidades del aceite básico son significativamente diferentes, la mezcla resultante no estará optimizada para la aplicación.

Compatibilidad de los aditivos

Se entiende que cuando se mezclan aceites, cualquier incompatibilidad en los paquetes de aditivos dará como resultado un desempeño deficiente y, a menudo, reacciones entre los aditivos, los cuales producen depósitos. Si bien las reacciones de los aditivos no se precipitarán como sedimentos en la grasa, como ocurre en el aceite, los cambios pueden causar problemas, impactando la efectividad del aditivo y, en algunos casos, creando condiciones corrosivas en la grasa. También debe considerarse la compatibilidad de los aditivos con la metalurgia del componente lubricado.

Compatibilidad de los espesantes

Mezclar grasas con espesantes incompatibles puede provocar cambios más inmediatos y evidentes que interfieren con una lubricación efectiva. Muchas mezclas se reblandecerán inicialmente, a menudo hasta el punto de fugar a través de los sellos o desprendiéndose de las superficies lubricadas. Algunas mezclas harán que el espesante libere el aceite, permitiendo que el aceite separado fluya libremente fuera del rodamiento, engranaje o alojamiento. Otras mezclas se endurecen inicialmente y provocan problemas de carga de componentes y deficiente movilidad de la grasa. Este efecto potencial no se determina fácilmente. El simple hecho de mezclar dos grasas para observar sus cambios puede no proporcionar una diferencia obvia. Sin embargo, mezclar cuidadosamente las grasas en diferentes proporciones y someterlas a ciclos de mezcla, trabajo y calentamiento puede revelar cambios medibles en las propiedades para predecir su desempeño en una máquina.

Pruebas para evaluar compatibilidad de grasas

GRASA Determinando la compatibilidad de las grasasSi la investigación ha demostrado la falta de confiabilidad de las diferentes tablas de compatibilidad de grasas, es importante discutir qué pasos adicionales se pueden tomar para evaluar la compatibilidad de las grasas. ASTM D6185 (Práctica estándar para evaluar la compatibilidad de mezclas binarias de grasas lubricantes) implica la mezcla de las grasas deseadas en proporciones de 25-75, 50-50 y 75-25. Se evalúan las mezclas resultantes para detectar cambios en el punto de goteo, la estabilidad al corte y la estabilidad de almacenamiento. Estos dos últimos parámetros incluyen la medición de cambios en el valor de consistencia (penetración por cono).

Si bien esta norma ha mejorado en gran medida la uniformidad con la que se pueden analizar las grasas para verificar su compatibilidad, debe tenerse en cuenta que las tres pruebas de evaluación son de naturaleza estática. Aunque hay un cierto trabajo mecánico de la grasa antes de probarla, este consiste en una perturbación mecánica mínima.

Cuando se introduce una mezcla de grasa en una máquina, como en los rodamientos de un motor, se someterá a un trabajo y mezcla significativos en un período de tiempo relativamente corto, en comparación con los 60 golpes dobles aplicados por el trabajador mecánico utilizado para mezclar y trabajar la mezcla binaria evaluada en el procedimiento estándar.

Una mezcla de grasas introducida en un rodamiento de bolas común que opera a 1,750 revoluciones por minuto experimentará casi 30 millones de eventos de mezcla y trabajo en solo tres días de operación. Esta mezcla estará sujeta a fuerzas dinámicas continuas, y su desempeño y posible degradación se verá afectada más por esto que por la respuesta estática observada en las mediciones de penetración (consistencia) o punto de goteo. La capacidad de estas pruebas para predecir adecuadamente las mezclas en servicio puede ser cuestionada razonablemente.

Trabajado en un simulador de rodamientos

Se han efectuado algunos estudios para mejorar la mezcla y el trabajado de la grasa para simular mejor las condiciones en la máquina. El banco de pruebas de motores eléctricos que se muestra en la figura 1 fue desarrollado para la Guía de Prácticas Efectivas en Grasas del Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI, por sus siglas en inglés). Este banco de pruebas consiste en la carcasa de un motor eléctrico de 60 caballos de fuerza (HP, por sus siglas en inglés) que tiene su eje montado sobre un rodamiento de bolas. El eje es girado por un motor de potencia fraccional, acoplado al eje. La cubierta del alojamiento del rodamiento ha sido sustituida por una ventana de plexiglás para observar el estado de la grasa en condiciones dinámicas. Con el propósito de evaluar mezclas de grasas, se empacan secuencialmente las grasas en proporciones de 25-75, 50-50 y 75-25 manualmente en el rodamiento, rellenando el área de la cavidad adyacente hasta la mitad. Posteriormente se hace funcionar durante 72 horas para alcanzar los más de 30 millones de perturbaciones de la grasa. Se anotan las condiciones observadas y se remueve la grasa del rodamiento.

FIGURA 1 Determinando la compatibilidad de las grasasFigura 1 – Equipo de prueba de banco para evaluar mezcla de grasas

Análisis dinámico

La mezcla resultante se analiza mediante espectrometría infrarroja por transformadas de Fourier (FTIR, por sus siglas en inglés) para observar cualquier reacción u oxidación inesperada de los componentes en la grasa. La grasa también se evalúa mediante análisis espectrométrico de elementos para determinar el posible agotamiento de aditivos en comparación con el promedio de los valores observados en las grasas nuevas, ajustando las proporciones de las mezclas.

Finalmente, la grasa se prueba en un reómetro de esfuerzo controlado para identificar cambios en las propiedades de flujo y corte en comparación con las grasas nuevas. Los valores medidos incluyen el esfuerzo de cedencia, que puede predecir el endurecimiento o reblandecimiento que puede sufrir la grasa; el estrés de oscilación, que puede dar una idea de la probabilidad de separación del aceite y otros efectos; y la elasticidad recuperable, que puede ayudar a identificar aquellas mezclas que pueden experimentar “canalización” o “tunelización” en la carcasa de la máquina.

En conjunto, estas pruebas pueden proporcionar una imagen más completa de los efectos potenciales de mezclar dos grasas y ayudar a los usuarios a evitar problemas de confiabilidad debido a la mezcla, incluso para productos que de otra manera podrían parecer compatibles en las tablas.

Ejemplos de pruebas de compatibilidad de grasas

Los siguientes resultados de prueba para la mezcla de dos grasas se obtuvieron utilizando los métodos descritos anteriormente y el banco de prueba de mezcla de grasas para mezclar y trabajar las muestras. El primer ejemplo es de dos grasas comunes espesadas con poliurea. Esta mezcla fue elegida para una compañía que busca consolidar el número de grasas en sus instalaciones. Un área de la instalación utilizó una de las grasas en todos los motores eléctricos, mientras que el resto utilizó la otra grasa. El objetivo era consolidar y tener un solo producto para todos los motores. Desafortunadamente, no sería posible limpiar completamente toda la grasa del interior de los rodamientos de los motores. Por lo tanto, se hizo necesario verificar que una grasa de poliurea se pudiera agregar directamente a un motor que contenga la otra. De acuerdo con la mayoría de las tablas de compatibilidad de grasas, las grasas de poliurea son compatibles entre sí, por lo que podría darse tal transición.

La Tabla 2 muestra la información del producto para ambas grasas probadas. Estas grasas son muy comparables en función de su consistencia y viscosidad de los aceites básicos.

TABLA2 Determinando la compatibilidad de las grasasTabla 2. Pruebas a dos grasas comunes con espesante de poliurea

La Tabla 3 revela las diferencias en los valores de espectrometría de elementos para las grasas de referencia y la mezcla 50-50. Las áreas resaltadas en amarillo muestran el contraste entre las grasas y la mezcla de ambas.

TABLA3 Determinando la compatibilidad de las grasas

Tabla 3. Valores del análisis espectrométrico de elementos
para las grasas de referencia y la mezcla 50-50

Estas variaciones revelan una obvia diferencia de formulación entre las grasas (lo más probable es que contengan aditivos antidesgaste), pero esto solo no sería suficiente para descalificar la mezcla por compatibilidad si el producto resultante aún funcionara efectivamente con respecto a su estabilidad y la resistencia al desgaste.

La Tabla 4 muestra los valores reológicos para las dos muestras de referencia trabajadas y la mezcla 50-50 trabajada, resaltando en amarillo los valores que implican alguna preocupación

En este caso, cada uno de los valores para la mezcla 50-50 es significativamente diferente del promedio numérico esperado de las grasas sin mezclar. Esto demuestra un cambio en las propiedades debido a la mezcla y genera inquietudes sobre el desempeño de esta mezcla a largo plazo. Podría esperarse que la mezcla esté sujeta a reblandecimiento, separación de aceite y una tendencia a canalizar cuando se permite que persista la mezcla en el alojamiento del rodamiento del motor. Por esta razón, la mezcla no se autorizó y se tomó la decisión de mantener los motores con sus grasas respectivas hasta que pudieran detenerse y limpiar completamente el producto existente.

TABLA 4 Determinando la compatibilidad de las grasas Tabla 4. Valores reológicos para las dos muestras de referencia trabajadas y la mezcla 50-50 trabajada, resaltando en amarillo los valores que implican alguna preocupación.

 

FIGURA2 Determinando la compatibilidad de las grasasFigura 2. (Arriba) Los valores real y esperado del esfuerzo de cedencia
para la mezcla 50-50 y las grasas de referencia

Figura 2. (Abajo) Los valores real y esperado de elasticidad recuperable
para la mezcla 50-50 y las grasas de referencia 

Estrategias para minimizar los efectos de las mezclas

Puede ser difícil evitar la mezcla de grasas en una planta, pero se pueden tomar varios pasos para minimizar el impacto y la probabilidad de mezclar grasas incompatibles.

Paso 1: Proporcione guías claras

Todo el personal involucrado en la aplicación de grasa a la maquinaria debe recibir entrenamiento y educación sobre el producto adecuado a emplear en cada máquina y ubicación de la planta. Esto incluye a los empleados y contratistas que pudieran estar trabajando en sus instalaciones o talleres de reparación internos y externos. Utilice etiquetas y códigos de colores donde sea posible para evitar confusiones.

Paso 2: Involucre al área de compras en la especificación de las grasas

Un área común para la mezcla de grasas es en los equipos nuevos y reconstruidos. Incluso cuando todo el personal de la planta reciba orientación clara sobre el uso de los productos correctos, la maquinaria puede devolverse a la planta con una grasa diferente a la que se empleará cuando esté en servicio. Los nuevos rodamientos, engranajes, motores, etc., a menudo se adquieren con un producto que es incompatible con la grasa que se utiliza para relubricar.

Paso 3: Consolide los lubricantes

Identifique el número mínimo de productos necesarios para cumplir con las características de diseño de la maquinaria en uso y optimice (consolide) ese número. No almacene productos adicionales por conveniencia o lealtad a alguna marca. Esto aumenta la probabilidad de mezclar.

Paso 4: Evalúe mezclas potenciales

Si se ha agregado inadvertidamente grasa incorrecta a una máquina o se requiere una consolidación que haga necesaria la transición de un producto a otro en una máquina, efectúe una mezcla y haga un trabajo simulado de las mezclas, así como pruebas de propiedades dinámicas para evaluar el desempeño de la mezcla. Para aquellas mezclas que resulten ser incompatibles, se debe realizar un esfuerzo adicional para limpiar a fondo todos los residuos de grasa del alojamiento, las líneas de suministro y los rodamientos/engranajes para garantizar una vida útil prolongada y un funcionamiento confiable de la maquinaria.

Las tablas de compatibilidad de grasas pueden parecer una forma conveniente de tomar decisiones con base en la mezcla real o potencial de grasas. Sin embargo, la falta de confiabilidad de estas tablas y la compleja interacción de los aceites básicos, los aditivos y los espesantes de las grasas requieren que se emplee un enfoque más seguro para el desempeño óptimo de la  maquinaria. Los esfuerzos que se hagan para evitar la mezcla de grasas en la medida de lo posible y para efectuar pruebas en busca de problemas de compatibilidad, así como para tomar las medidas adecuadas, serán una inversión en confiabilidad que pagará dividendos.

0 votedvote

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *

Puedes usar las siguientes etiquetas y atributos HTML: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>