Muchos engranajes pueden verse afectados por un fenómeno conocido como “micropitting” o “micropicaduras”. Esta condición se observa cuando se forman grietas microscópicas en los engranajes y, a través del tiempo y la presión, da como resultado hoyos microscópicos. Estos hoyos se hacen más grandes y eventualmente se rompen. Incluso este puede ser uno de los principales modos de falla en engranajes.

El micropitting generalmente ocurre bajo el régimen de lubricación elasto-hidrodinámica (EHD). Cuando el espesor de la película de aceite EHD se adelgaza demasiado en la línea de paso del engranaje, las asperezas de las superficies opuestas comenzarán a entrar en contacto. Cuando esto sucede bajo una carga elevada, ocasiona deformación plástica o elástica, lo que conduce al micropitting.

La fatiga de superficie es muy similar. Bajo el régimen de lubricación EHD, la fatiga de superficie a menudo es el resultado de las melladuras causadas en la superficie por partículas duras o blandas. Estas melladuras crean algo conocido como “dentado”. Con el paso del tiempo y con la repetición de elevadas cargas, se van desarrollando los hoyos al fracturarse la superficie. Al continuar presentándose altas cargas, los hoyos se van haciendo más grandes.

Efectos

¿Cómo evitar el micropitting y la fatiga de superficie?

La fatiga de superficie y el micropitting están influenciados por el lubricante que se está usando, incluyendo el aceite base, los aditivos, la selección de viscosidad y la contaminación de partículas. Aunque la fatiga de superficie o el micropitting pueden ocurrir con aceites lubricantes sintéticos o minerales, los sintéticos pueden proporcionar una mejor protección cuando operan a elevadas temperaturas que la que brindan los aceites minerales con el mismo grado de viscosidad y paquete de aditivos. Esto se debe al hecho de que los lubricantes sintéticos pueden tener un índice de viscosidad más alto. En otras palabras, la viscosidad de los sintéticos puede sufrir menos cambios al incrementar la temperatura.

A pesar de que los aditivos de extrema presión (EP) a menudo son necesarios, en algunos casos pueden ser muy agresivos químicamente a las superficies y provocar micropitting. Estos aditivos también se vuelven más activos con temperaturas más altas. Algunos investigadores afirman que los aceites que no tienen aditivos EP presentarán una resistencia máxima al micropitting. La capacidad de un aceite para protegerse contra el micropitting puede determinarse utilizando la prueba FZG FVA54.

81%

de los profesionales de la lubricación han visto los efectos del micropitting o la fatiga de superficie en los engranes de su planta, de acuerdo con una encuesta efectuada en machinerylubrication.com

Los aceites de alta viscosidad también tienen una mayor resistencia al micropitting debido a que forman películas EHD más gruesas. Sin embargo, aumentar la viscosidad no es siempre la mejor opción, ya que puede ocasionar temperaturas de operación más elevadas, mayor consumo de energía, y/o un aumento en la tasa de oxidación del aceite.

Las partículas que son más grandes que el espesor de la película de aceite EHD pueden ser arrastradas entre las superficies debido a una acción de rodadura. Una vez que estas partículas se encuentran en el área de contacto, se someten a una intensa presión de contacto. Las partículas que tienen menor resistencia a la compresión, bajo esta presión de contacto, pueden romperse en pequeños pedazos, incrustándose algunas en las superficies, mientras que otras pasarán a través de la zona de contacto. Las partículas duras, que son más grandes que el espesor de la película de aceite EHD, pueden pasar a través de la zona de contacto abollando la superficie más blanda. Como se mencionó antes, estas melladuras pueden ocasionar dentado, y con el paso del tiempo, con más presión de contacto, se pueden desprender de la superficie.

Contactos de alto riesgo

En cualquier lugar de la maquinaria donde se presente contacto rodante, existe el potencial de micropitting y fatiga de superficie, incluyendo a los rodamientos de boles o rodillos (a todo lo largo de le pista de rodadura). Los engranajes también tienen una zona de contacto rodante, generalmente alrededor de la línea de paso. Las Ievas, los rodillos, las cadenas y las catarinas (sprockets), son otros ejemplos de componentes en donde puede darse el contacto rodante, y por lo tanto, Ia posible fatiga de superficie y micropitting.

¿Cómo controlar el micropitting y la fatiga de superficie?

El elemento clave para reducir el micropitting y la fatiga de superficie es la adecuada selección de viscosidad. Las cargas más altas requerirán una mayor viscosidad, mientras que las cargas más bajas permiten viscosidades más bajas.

¿Cómo controlar el micropitting y la fatiga de superficie?

La velocidad también puede tener un efecto en el micropitting y en la fatiga de superficie. A velocidades más bajas, disminuirá el grosor de la película de aceite. Este es un factor que debe considerarse en la selección de la viscosidad correcta para su aplicación.

La temperatura de operación también juega un papel importante en el micropitting y en la fatiga de superficie. A medida que la temperatura aumenta en el área de contacto, la viscosidad del aceite disminuye, lo mismo que el grosor de la película EHD. Por el contrario, cuando la temperatura aumenta, un lubricante con baja viscosidad se adelgazará más y no proporcionará la protección adecuada, lo que conducirá a un incremento en la tasa de micropitting o de fatiga de superficie. Si se utiliza un aceite EP, sus aditivos pueden volverse más reactivos a temperaturas más altas y pueden brindar protección contra el desgaste adhesivo.

Por lógica, una viscosidad muy alta también puede ocasionar calor excesivo, el cual acelerará la oxidación. Si no se utiliza el análisis de lubricante para determinar la vida útil restante del aceite y la necesidad de cambiarlo, el aceite se descompondrá y no proporcionará una protección suficiente.

Josh Pickle, Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América
Publicado en la revista Machinery Lubrication (2/2013)