Mejores prácticas de lubricación de cadenas para accionamientos y transportadores

Nov. 22, 2021

Autor: Noria Latín América

Última actualización: 11/22/21

John L. Wright. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

Una cadena es una serie de cojinetes móviles con un medio para engranar con los dientes de una rueda dentada y transmitir fuerza y ​​movimiento. Debido a que cada unión de la cadena es un cojinete, la lubricación adecuada es esencial para obtener la máxima vida útil de una transmisión por cadena o un transportador.

Transmisión por cadenas

Los tres tipos más comunes de cadenas que se utilizan para transmisiones son: cadena de rodillos de precisión, cubierta por la Norma Nacional Estadounidense ASME B29.1; cadena silenciosa (de dientes invertidos), cubierta por ASME B29.2; y cadena de barra lateral desplazada de acero de ingeniería, cubierta por ASME B29.10.

Las cadenas de rodillos se producen en un paso de 0.25 a 3.0 pulgadas y se utilizan para una amplia variedad de transmisiones en el rango de velocidad lenta a alta. Las cadenas silenciosas se producen en un paso de 0.375 a 2.0 pulgadas, funcionan con mayor suavidad que las cadenas de rodillos y se utilizan principalmente en transmisiones de alta velocidad. Las cadenas de acero de ingeniería se fabrican en un paso de 2.5 a 7.0 pulgadas y se utilizan principalmente en transmisiones de baja velocidad.

Cadenas para transportadores

Tanto las cadenas de rodillos de precisión como las cadenas de rodillos de acero de ingeniería se utilizan comúnmente en transportadores de placas, bandas articuladas, empujadores y de barras transversales. Las cadenas de acero soldadas se utilizan ampliamente en transportadores de cadena de arrastre y raspadores. Las cadenas de eslabones forjados se utilizan con frecuencia en carros aéreos y transportadores de piso.

Las cadenas de rodillos de precisión, las cadenas de rodillos de acero de ingeniería y sin rodillos, las cadenas de fundición, las cadenas poliméricas, las cadenas con la parte superior plana y las cadenas silenciosas se utilizan en transportadores de cadena simple y de cadena portadora. Las limitaciones de espacio permitirán cubrir aquí solo algunos de los tipos de cadenas transportadoras más utilizados.

Cómo fallan las cadenas

Las tres formas más comunes en las que una cadena puede fallar son la elongación, la fatiga y el desgaste.

En una falla por elongación, la cadena se sobrecarga en tensión hasta que se estira tanto que no funciona correctamente o se separa literalmente.

En una falla por fatiga, la cadena se carga repetidamente en tensión, con una carga por debajo del límite elástico (la cadena no se estira), hasta que se desarrollan grietas microscópicas en las placas de enlace o las barras laterales. Estas grietas continúan creciendo hasta que la cadena se rompe.

En una falla por desgaste, el material se pierde por deslizamiento, o deslizamiento combinado con abrasión o corrosión, hasta que la cadena no funciona correctamente (no se ajusta a las ruedas dentadas) o el material restante es tan delgado que permite que la cadena se rompa. Este artículo cubre solo la lubricación de bujes de acero y cadenas de rodillos de uso común para reducir los efectos del desgaste.

Desgaste de la cadena

Muy a menudo, el desgaste entre el pasador y el buje hace que la cadena se alargue (crezca más pero no se estire) hasta que la cadena no se ajusta correctamente a las ruedas dentadas o no mantiene el espaciado o la sincronización correctos. A veces, el desgaste entre el rodillo y el buje o entre las placas de enlace o las barras laterales y las guías hace que la cadena no funcione correctamente.

Figura 1. Progreso de elongación de las cadenas

Figura 1. Progreso de elongación de las cadenas

La elongación por desgaste de la cadena generalmente progresa a través de tres etapas, como se muestra en la Figura 1. Primero, hay un período corto de desgaste inicial rápido o de asentamiento. En esta primera etapa, los puntos altos se desgastan de los pasadores y casquillos y las desalineaciones menores se desgastan rápidamente. En segundo lugar, hay un período de desgaste constante lento o lubricado. En esta segunda etapa, los pasadores están asentados correctamente en los bujes y las áreas de los cojinetes normalmente están bien lubricadas. Finalmente, hay otro período de desgaste rápido o terminal. En esta etapa final, la lubricación puede haberse vuelto ineficaz o fallar por completo, o la carcasa rígida de los pasadores y bujes puede haberse desgastado, o el alargamiento de la cadena en la rueda dentada puede haber causado que las cargas en las uniones individuales aumenten drásticamente.

Efectos de la lubricación en el funcionamiento de la cadena

La mayoría de las transmisiones por cadena y los transportadores funcionarán mejor y durarán más cuando se proporcione una lubricación adecuada y oportuna. Una regla general es que la lubricación adecuada puede prolongar la vida útil de la cadena hasta 100 veces (Figura 2).

Figura 2. La lubricación apropiada puede extender la vida de las cadenas

Figura 2. La lubricación apropiada puede extender la vida de las cadenas

Incluso si la vida útil general de la cadena es aceptable, la falta de lubricación adecuada puede causar otros problemas. Cuando una cadena no recibe lubricación, el desgaste de una articulación a otra puede variar mucho, lo que provoca una acción errática. El desgaste rápido de las juntas puede causar una pérdida prematura de sincronización en un transportador. La falta de lubricación puede aumentar la fricción y el consumo de energía y provocar un aumento de temperatura dañino.

Necesidad de lubricación

La lubricación de la cadena es necesaria principalmente para reducir el desgaste entre los pasadores y bujes en las uniones de la cadena, para eliminar las partículas de desgaste y materiales extraños y para suavizar el acoplamiento de la cadena con la rueda dentada. Además, es posible que se necesite lubricación para inhibir la herrumbre y la corrosión, para eliminar el calor y amortiguar las fuerzas de impacto.

Lubricantes para cadenas

Un lubricante para cadenas debe tener una viscosidad lo suficientemente baja para penetrar en las superficies internas críticas y una viscosidad lo suficientemente alta, o los aditivos necesarios, para mantener una película eficaz a la temperatura y presión predominantes.

La viscosidad recomendada para varios rangos de temperatura circundantes se muestra en la Tabla 1. El lubricante debe tener la capacidad de mantener las cualidades lubricantes deseadas en las condiciones de operación predominantes y estar limpio y libre de corrosivos.

Tabla 1. Viscosidades recomendadas del aceite para varias temperaturas.

Tabla 1. Viscosidades recomendadas del aceite para varias temperaturas.

Por lo general, es aceptable un aceite mineral no detergente de grado de viscosidad adecuado. Normalmente no se necesitan detergentes, aunque los aditivos antiespumantes, antioxidantes y de extrema presión suelen ser útiles. Deben evitarse los aceites degradados (usados). Los ácidos o abrasivos en el aceite pueden dañar permanentemente la cadena.

El fabricante de la cadena suele utilizar grasa o vaselina como lubricante inicial. Sin embargo, los usuarios generalmente no deben aplicar grasas a las cadenas en servicio porque son demasiado gruesas para penetrar en las superficies internas de los cojinetes de la cadena. Los usuarios deben usar grasa solo cuando cuente con accesorios para inyectar la grasa en las uniones de la cadena.

Lubricación de transmisiones por cadena

El método de lubricación recomendado para transmisiones por cadena se indica en las tablas de potencia nominal publicadas en los estándares de la serie ASME B29 y en los catálogos de varios fabricantes. Los métodos normalmente enumerados son: manual, goteo, baño de aceite, disco y flujo de aceite.

En todos los métodos, el aceite debe aplicarse a los bordes superiores de la placa o barra lateral en el tramo inferior de la cadena. Esto permite que la gravedad y la fuerza centrífuga lleven el lubricante a las áreas críticas de los cojinetes.

Lubricación manual

En la lubricación manual, el usuario aplica aceite periódicamente con un cepillo o una aceitera. La frecuencia preferida es una vez cada ocho horas, pero se puede usar un intervalo más largo si la experiencia demuestra que es adecuado para esa unidad en particular.

La cantidad de aceite y la frecuencia de su aplicación deben ser adecuadas para evitar la formación de una decoloración marrón rojiza en las uniones de la cadena. Esa decoloración indica que se está generando óxido de hierro rojo (óxido, hematita, etc.) en las uniones de la cadena porque no están recibiendo suficiente lubricación.

Lubricación por goteo

En la lubricación por goteo, el aceite se gotea entre la placa de conexión o los bordes de la barra lateral a una velocidad de cuatro a 20 gotas por minuto, dependiendo de la velocidad. Nuevamente, la cantidad de aceite y la frecuencia de su aplicación deben ser adecuadas para evitar la formación de una decoloración marrón rojiza en las uniones de la cadena.

En la lubricación por goteo de cadenas múltiples filas, se puede usar una tubería de distribución para lubricación por mecha para distribuir el aceite de manera uniforme a todas las filas de placas o barras laterales.

Figura 3. Lubricación por goteo

Figura 3. Lubricación por goteo

Lubricación por baño de aceite

En la lubricación por baño de aceite, una pequeña sección de la cadena se sumerge en el aceite en la parte inferior del alojamiento de la cadena. El nivel de aceite debe cubrir solo hasta la línea de paso de la cadena en su punto de funcionamiento más bajo. Tener tramos largos de cadena sumergidos en el baño de aceite puede hacer que se forme espuma en el aceite y se sobrecaliente.

Figura 4. Lubricación por baño

Figura 4. Lubricación por baño

Lubricación por disco levantador

En la lubricación con disco levantador, un disco giratorio recoge aceite en la parte inferior del alojamiento y lo lanza contra una placa colectora. Luego, el aceite se dirige a un canal que lo deja caer sobre los bordes superiores de las placas de eslabones o barras laterales en la fila inferior de la cadena. La cadena siempre debe correr por encima del nivel de aceite en la carcasa.

Figura 5. Lubricación por disco levantador

Figura 5. Lubricación por disco levantador

Lubricación por flujo de aceite

En la lubricación por flujo de aceite, el aceite se bombea a presión a boquillas que entregan o rocían un flujo de aceite en el tramo inferior de la cadena desde el interior del circuito. El aceite en aerosol debe distribuirse uniformemente por todo el ancho de la cadena.

El exceso de aceite se recoge en el fondo del sumidero y se devuelve a la bomba a través de un depósito. Se puede usar un enfriador de aceite para mantener la temperatura del aceite por debajo del límite máximo.

Figura 6. Lubricación por flujo de aceite

Figura 6. Lubricación por flujo de aceite

Mantenimiento periódico

Para la lubricación manual, asegúrese de seguir el programa designado y de utilizar el grado de aceite especificado. Si la cadena está sucia, límpiela con queroseno o un disolvente no inflamable antes de volver a lubricar.

Para la lubricación por goteo, asegúrese de que el caudal sea el especificado y de que el aceite se dirija correctamente a la cadena. Verifique el nivel de aceite en el depósito al menos una vez al día y vuelva a llenar según sea necesario.

Para la lubricación por baño de aceite, disco salpicador y flujo de aceite, verifique el nivel de aceite en la carcasa o depósito al menos una vez al día y agregue aceite según sea necesario. En ese momento, compruebe si hay fugas, formación de espuma o evidencia de sobrecalentamiento. Asegúrese de que todos los orificios y boquillas estén limpios y que el aceite se dirija correctamente a la cadena. Cambie el aceite después de las primeras 50 horas de funcionamiento y luego cada 500 horas de funcionamiento.

Lubricación de transportadores de cadena

El método de lubricación de los transportadores de cadena generalmente se rige por la velocidad, el entorno y la accesibilidad. Siempre se debe considerar algún método de lubricación continua o periódica del transportador de cadena en servicio. No lubricar un transportador de cadena es una opción razonable solo si se usa una de las cadenas especiales (junta sellada, etc.).

La lubricación manual suele ser suficiente para transportadores de baja velocidad. Este tipo de lubricación a veces puede ser adecuada para transportadores de velocidad moderada, pero a menudo se necesita lubricación por goteo o con brocha (cepillo). La lubricación por goteo a menudo es necesaria para los transportadores de alta velocidad y, en ocasiones, puede ser necesaria una lubricación continua con flujo de aceite.

Cualquiera que sea el método, el aceite debe aplicarse a los bordes superiores de la placa de enlace o barra lateral en el tramo inferior de la cadena. Esto permite que la gravedad y la fuerza centrífuga lleven el lubricante a las áreas críticas de los cojinetes.

En ambientes razonablemente limpios, secos y no abrasivos, la lubricación por goteo o con chorro de aceite es bastante aceptable. Sin embargo, en entornos sucios y abrasivos, donde la combinación de lubricación continua y arena abrasiva puede hacer que los rodillos y las juntas se peguen, la limpieza periódica y la lubricación manual pueden ser mejores.

En temperaturas extremadamente altas o bajas, pueden ser necesarios lubricantes sintéticos especiales. En ambientes húmedos, es posible que se necesiten lubricantes o revestimientos especiales.

Cuando la accesibilidad es limitada, pueden ser necesarios sistemas especiales de lubricación de alimentación remota por goteo o rociado intermitente. Además, es posible que se necesiten sistemas especiales de limpieza de cadenas por control remoto.

Lubricación manual

En la lubricación manual, el aceite se aplica a la cadena con un cepillo o una aceitera. La frecuencia preferida es al menos una vez al día, pero el intervalo puede ser más largo si la experiencia demuestra que es adecuado para esa aplicación en particular.

La cantidad de aceite y la frecuencia de su aplicación deben ser adecuadas para evitar la formación de una decoloración marrón rojiza en las uniones de la cadena. Esa decoloración indica que se genera óxido de hierro rojo en las uniones de la cadena porque no están recibiendo suficiente lubricación.

Lubricación con brocha

En la lubricación con cepillo, el aceite se cepilla continuamente en el tramo inferior de la cadena desde el interior del bucle. La cantidad de aceite y la frecuencia de su aplicación deben ser adecuadas para evitar la formación de una decoloración marrón rojiza en las uniones de la cadena.

Lubricación por goteo

En la lubricación por goteo, el aceite se gotea entre la placa de conexión o los bordes de la barra lateral con una relación de cuatro a 20 gotas por minuto, dependiendo de la velocidad. Nuevamente, la cantidad de aceite y la frecuencia de su aplicación deben ser adecuadas para evitar la formación de una decoloración marrón rojiza en las uniones de la cadena.

Lubricación por chorro de aceite o spray

En la lubricación por chorro de aceite, el aceite se bombea a boquillas que entregan un chorro o aerosol en el tramo inferior de la cadena desde el interior. El aceite en aerosol debe distribuirse uniformemente por todo el ancho de la cadena.

Mantenimiento periódico

Las mismas pautas dadas para el mantenimiento periódico de la lubricación manual y por goteo de las transmisiones por cadena se aplican a los transportadores de cadena.

Para la lubricación con flujo de aceite, verifique el nivel de aceite en el depósito al menos una vez al día y agregue aceite según sea necesario. Asegúrese de que todos los orificios y boquillas estén limpios y que el aceite se dirija correctamente a la cadena.

Terminología de cadenas

Paso

La distancia nominal entre los centros de uniones de cadena consecutivas. Esa sería la distancia entre los rodillos consecutivos en una cadena de rodillos y la cadena de barra lateral desplazada, y entre los pasadores consecutivos en una cadena silenciosa.

Barra lateral

Los miembros de tensión que conectan juntas consecutivas en una cadena de barra lateral desplazada.

Placas de enlace

Los elementos de tensión que conectan juntas consecutivas en una cadena de rodillos.

Junta

El lugar en una cadena donde la cadena se articula para engranar con la rueda dentada.

Guía

Una placa o riel sobre el que se monta una cadena, generalmente una cadena transportadora.

Pasador

El miembro más interno de una articulación de cadena. El pasador se articula dentro del buje en las cadenas de barras laterales de rodillos y de desplazamiento y generalmente se presiona en las placas de enlace exteriores o en el extremo ancho de las barras laterales.

Cojinete

El miembro intermedio de una articulación de cadena en cadenas de rodillos y barras laterales desplazadas (las cadenas silenciosas pueden no tener casquillos). El buje se coloca entre el pasador y el rodillo, y generalmente se presiona en las placas de enlace internas o en el extremo estrecho de las barras laterales.

Fila

En la cadena de rodillos, a veces se ensamblan varias hileras de placas de eslabones, casquillos y rodillos en un pasador común. Cada hilera de enlaces se llama fila.

Referencias Gran parte de la información de este artículo se extrajo de dos publicaciones de la American Chain Association. Para obtener más información sobre la lubricación de cadenas, consulte las siguientes publicaciones:

American Chain Association. (1993). Identification, Installation, Lubrication and Maintenance of Power Transmission Roller Chains in ANSI B29.1 and ANSI B29.3. American Chain Association, Naples, FL.

American Chain Association. (1982). Chains for Power Transmission and Material Handling, Design and Applications Handbook. Marcel Dekker, New York, NY.