Que bueno sería si los engranes industriales trabajaran en ambientes fríos, limpios y secos. Sin embargo, las condiciones de operación de los engranes en ambientes como los encontrados en plantas de acero y de fabricación y otras aplicaciones industriales severas, son todo menos frías, limpias y secas. Esta es la razón por la cual, la selección del lubricante apropiado es todo un reto.
Cambios que Impactan a los Lubricantes para Engranes
Ambientes Severos
Aún con un mantenimiento regular al lubricante, el calor, las altas cargas y presiones, y los contaminantes como el agua, pueden comprometer un sistema de engranes. Los engranes de hoy día, y el lubricante que los protege y que les permite un buen desempeño a largo plazo, deben soportar entornos cada vez más severos que pueden causar un consumo acelerado de los aditivos esenciales del aceite. Esto forma parte de las tendencias hacia máquinas más pequeñas, a la exposición en diversas aplicaciones y el maltrato ocasionado por las condiciones operacionales. Además, los gerentes de mantenimiento y planta esperan altos desempeños, menos tiempos de paro y más productividad para disminuir los costos y aumentar las utilidades.
Tamaño de las Cajas de Engranes
Las cajas de engranes de hoy día son más pequeñas que las anteriores, además de estar fabricadas con materiales más ligeros. A pesar de esto, estas cajas más pequeñas y ligeras han sido empujadas a producir mayor potencia, a la vez que se les exige ser más duraderas y confiables que las anteriores.
Cajas de engranes más pequeñas significan menor cantidad de lubricante y aditivos para lubricar y proteger los engranes, incrementando al mismo las cargas sobre el equipo. Esto se traduce en mayores temperaturas y, por consiguiente, una oxidación más rápida del lubricante. La oxidación perjudica los aceites industriales para engranes porque pueden contribuir a la formación de lodos que acorten tanto la vida del aceite como la del engrane. Los resultados son altos costos por paros, por reparaciones y por repuestos.
Seleccionado el Aceite Correcto
Para cumplir con esta demanda, los lubricantes para engranes de hoy deben contener una química de aditivos de alto desempeño. La meta es mantener el lubricante térmicamente estable y lo suficientemente robusto para asegurar largos periodos de operación, mayor protección y un desempeño más eficiente, al mismo tiempo mantener el sistema limpio, eliminado el calor y los contaminantes. Esto no es una tarea fácil. Considere un lubricante para engranes industriales que un vez fue ampliamente aceptado para una determinada aplicación. Aún si este aceite cumple los mínimos requisitos de la industria, los cuales pueden haber permanecido sin cambio en los últimos 10 años, puede que estos no sean lo suficientemente efectivos para proteger su equipo.
Hay cinco factores para tener en cuenta a la hora de seleccionar un aceite para engranes industriales que le proporcionen un óptimo desempeño y una alta rentabilidad. Cada uno de ellos será discutido en este artículo.
Limpieza del Fluido
Las cajas de engranes pequeñas deben hacer la misma cantidad de trabajo que sus predecesoras y a veces más. Su volumen es más pequeño y sus tolerancias más ajustadas. Esto se traduce en mayores velocidades y cargas. La tendencia hacia reservorios más pequeños significa que el sistema debe reciclar el aceite más seguido, con menos tiempo para disipar el calor, liberar la espuma, permitir el asentamiento de los contaminantes y la separación del agua.
El constate rodamiento y deslizamiento de los engranes produce fricción y calor. Las elevadas cargas, muy común en los equipos de hoy día, incrementan el contacto metal-metal o lubricación a película límite, produciendo aún más calor y presión. Para lograr intervalos de cambio prolongados por razones ambientales y de costo, el fluido debe permanecer en el sistema por mucho más tiempo. De ahí, que la limpieza y la retención del desempeño sean factores críticos.
Lubricantes de alta viscosidad generan calor debido a la fricción interna del fluido, además de consumir mayor energía para mover los engranes. La tasa de oxidación se incrementa, por lo que disminuye la efectividad del aceite y su vida útil. Además, altas temperaturas de operación incrementan la formación de lodo y barniz, generando depósitos que pueden dañar el equipo por taponamiento de los filtros, pasajes de aceite y válvulas. Por otro lado, lubricantes de baja viscosidad generan menos calor, minimizan las oportunidades de exceder las temperaturas de operación recomendada o de daños en el equipo.
Los lubricantes juegan un papel crítico removiendo contaminantes como el polvo, el agua, las partículas de desgaste y cualquier otro material foráneo que pueda dañar los engranes y rodamientos e impactar la eficiencia y el suave movimiento de los engranes. El lubricante al desplazarse a través del sistema de filtración, remueve los contaminantes que se generan fuera del sistema y que ingresan, o los que se generan por el desgaste interno de las piezas. Aún otros lubricantes que ingresen al sistema pueden causar contaminación si no son compatibles con el aceite, reduciendo su desempeño.
Lubricantes de alta viscosidad pueden ser difíciles de filtrar debido a que no circulan fácilmente a través del sistema de filtración. La presión en el filtro se puede incrementar de tal manera que puede disparar el bypass del sistema, permitiendo que el aceite contaminado eluda el filtro. Acto seguido, el daño del equipo. Engranes desgastados y altos niveles de hierro en el aceite son síntomas de un sistema de filtración ineficiente.
Aceites de baja viscosidad pueden fluir más fácilmente a través del sistema de filtración. Los contaminantes son efectivamente eliminados, reduciendo las posibilidades de daño a los engranes y rodamientos, e incrementando la vida útil del equipo. Como otro beneficio se tiene el hecho de que el lubricante va a ser cambiado con una mayor frecuencia, lo que da como resultado menores costos y paradas de producción.
Durabilidad del Aceite
Los aceites para engranes industriales deben ser capaces de durar lo suficiente para soportar las condiciones en servicio y retener su desempeño en el tiempo. A pesar de que muchos lubricantes cuando están nuevos cumplen con las especificaciones de la industria, pierden rápidamente su desempeño cuando están en servicio. Los aceites para engranes industriales formulados para periodos extendidos de uso, mantendrán los engranes operando adecuadamente y protegiendo las inversiones en maquinaria, mediante la extensión de su vida útil, reduciendo los paros de producción, maximizando la productividad y disminuyendo los costos de mantenimiento.
Los aceites para engranes industriales usualmente trabajan bajo cargas pesadas y requieren de aditivos de extrema presión para proteger los componentes de los engranes. Típicamente, los aceites para engranes industriales no siempre suministran un alto desempeño contra la extrema presión cuando son de baja viscosidad. Esto pone en duda el concepto de que los engranes industriales en ambientes de operación severos deben ser lubricados con aceites de alta viscosidad para tener una adecuada protección.
Figura 1. Tendencia en Aceites para Engranes
Demulsibilidad
Parecería muy sencillo mantener una caja de engranes seca, sin embargo el agua puede fluir hacia dentro del sistema, particularmente al reservorio, de diferentes maneras. La niebla de agua usada en el mantenimiento rutinario de la planta puede entrar a través del respiradero del tanque, ocasionando condensación en el reservorio cuando el equipo, que está operando caliente, se apaga y enfría. O, el agua puede ingresar de alguna otra manera. En cualquier caso, el agua conduce a corrosión y pérdida del desempeño.
Es vital que un aceite de engranes esté correctamente formulado para separarse rápidamente del agua tanto a altas como a bajas temperaturas, como las encontradas en las cajas de engranes industriales. La rapidez con que se drene el agua del sistema ayudará a extender la vida de los componentes y del aceite.
Aceites Universales vs. Dedicados
Existen dos tipos de aceites industriales para engranes. Los primeros, llamados aceites universales para engranes, los cuales son formulados para ser usados en aplicaciones de engranes automotrices e industriales. Los aceites universales pueden contener compuestos que son innecesarios y peligrosos para el desempeño de los engranes industriales, o puede que no tengan los componentes que son necesarios para una aplicación industrial. Por ejemplo, la demulsibilidad no es necesaria en aplicaciones automotrices. Sin embargo, la demulsibilidad es crítica en aplicaciones en engranes industriales. Por lo tanto, para esta aplicación se requiere la incorporación de aditivos demulsificantes
El segundo tipo de lubricantes para engranes industriales son los llamados aceites dedicados. Estos aceites son hechos a la medida para aplicaciones industriales y son cuidadosamente formulados con aditivos específicamente diseñados para tales aplicaciones.
Los Aditivos Correctos
Los aditivos usados para mejorar las propiedades de extrema de presión en aceites para engranes son propensos a descomponerse térmicamente, generando depósitos de lodos. En la actualidad, hay tecnología disponible que brinda un óptimo balance entre la estabilidad térmica para una caja de engranes libre de lodos y la protección contra la extrema presión para una mayor durabilidad en condiciones de servicio pesado.
Esta combinación prolonga la vida de la caja de engranes, maximiza la eficiencia y disminuye los paros de producción. Pero lo más importante, es que el desempeño de extrema presión y la limpieza son mantenidos a través de toda la gama de viscosidades, incluyendo el ISO VG 68. Usando lubricantes de baja viscosidad se puede mejorar la eficiencia manteniendo la durabilidad del aceite para un óptimo desempeño.
En instalaciones industriales, los paros de producción de los equipos impactan el punto de equilibrio. Un aceite de baja viscosidad con una tecnología de aditivos optimizada protegerá efectivamente un equipo accionado por engranes y asegurará su operación a máximo desempeño.
Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.