Mejores prácticas de lubricación en rodamientos de secadora en máquina papelera

Stan Davies, Petronas Lubricants International. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

El sistema de lubricación de la sección de secado en máquinas papeleras ha sido la causa de muchas fallas de rodamientos a lo largo de los años. Hay cinco factores principales que influyen en las fallas de los rodamientos en los rodamientos de los cilindros de secado y que continúan sucediendo en la industria hoy en día. A continuación, se destacan los factores clave y las soluciones para minimizar estas fallas. Es de vital importancia entender cada uno.

Oxidación

La principal causa de oxidación proviene del aceite expuesto a altas temperaturas. A medida que pasa a través del rodamiento, la temperatura del lubricante puede ser de hasta 120 °C, dependiendo de la velocidad de la máquina y la temperatura del vapor de entrada. Las temperaturas rara vez tienen la posibilidad de disminuir mucho, ya que existe un nivel permanente de baño de aceite, mantenido por la altura de la tubería de salida del aceite del rodamiento, para evitar fallas catastróficas del rodamiento si el flujo de aceite se bloquea por algún motivo.

Es importante saber que el flujo de aceite a cada rodamiento o engranajes internos se establece a la velocidad de flujo correcta, dependiendo de qué rodamiento o engranaje se esté lubricando. Esto se controla a través de rotámetros que se establecen a una velocidad de flujo predeterminada, normalmente entre 300 ml y 1.8 litros por minuto, según el tipo de máquina y la posición del rodamiento.

Si estos rotámetros se bloquean y restringen el flujo de aceite, la temperatura del rodamiento aumentará a medida que el flujo de aceite a través del rodamiento es demasiado bajo, lo que hace que el aceite se oxide, creando depósitos en las caras laterales del rodamiento. Estos depósitos de carbón se acumulan y eventualmente se rompen debido a la vibración y atraviesan los rodillos del rodamiento causando daños que finalmente conducen a fallas prematuras del rodamiento. Los depósitos de carbón también se acumulan en las cubiertas externas del rodamiento, lo que causa problemas similares.

También es importante controlar la temperatura del aceite que va a los rodamientos y engranajes a través del enfriador de aceite y la temperatura de entrega debe ser de aproximadamente 54 °C, según el diseño de la máquina. Por lo general, esto se inicia durante la parada de la máquina para mantenimiento.

Suele haber un deseo de poner la máquina en funcionamiento a la velocidad de producción lo antes posible, forzando el vapor a la sección de secado a un ritmo más rápido de lo normal, lo que puede provocar grietas en la pista interior de ciertos rodamientos que pueden no hacer frente a la expansión debido al rápido aumento de la temperatura.

Contaminación con agua

La contaminación del lubricante con agua proviene de dos fuentes. La primera es la fuga por las juntas de vapor rotativas, donde el vapor de calefacción se filtra en las carcasas de los rodamientos y contamina el aceite a un ritmo rápido. La única solución es sustituir las juntas rotativas, lo cual solo puede realizarse durante la parada de la máquina.

La instalación de un lubricador en la carcasa de cada junta rotativa de vapor puede ser bastante exitosa para prevenir el daño del sello de carbón. Es importante tener en cuenta que debe emplearse una grasa que contenga aditivos sólidos como el disulfuro de molibdeno en esta aplicación.

La segunda fuente de contaminación con agua es a través de la condensación dentro del depósito de aceite, ya que el aceite que regresa de los rodamientos puede alcanzar los 80 °C. Por lo general, si hay una fuga en el enfriador de aceite durante la operación, la presión del aceite es mucho mayor que el agua de enfriamiento y, por lo tanto, no representa un problema para contaminar el aceite.

Los factores importantes por tener en cuenta con respecto al depósito de aceite son los siguientes.

  1. El respirador del depósito se coloca en el lugar correcto, en la parte superior a una altura mínima de 50 cm por encima de la parte superior del tanque, con la capacidad correcta para el flujo de volumen de la bomba de aceite.
  2. Se debe instalar un soplador para la extracción de vapor en la parte superior del depósito en el lado de retorno de aceite para eliminar todo el vapor de aceite, para que no se condense en agua.
  3. La placa deflectora entre el lado de retorno de aceite y el lado de succión de la bomba debe tener una altura que permita que la contaminación con agua y la suciedad pesada se depositen en el fondo y que se disipen el aire y la espuma.
  4. Una de las formas más efectivas de eliminar el agua del aceite en el depósito es colocar una centrífuga fuera de línea para que circule el aceite hacia y desde el lado de retorno. Es importante asegurarse de que la temperatura de la centrífuga se mantenga entre 82 °C y 85 °C con el disco de gravedad del tamaño correcto ajustado a la densidad del aceite.
  5. El depósito de aceite debe drenarse diariamente para verificar si hay agua libre. Si esto no se lleva a cabo, el agua libre se acumulará y eventualmente será recogida por la bomba de circulación de succión.

La contaminación con agua aumentará la tasa de oxidación de los lubricantes y acortará la vida del aceite. También aumentará la corrosión de los rodamientos y las válvulas de control y acortará la vida útil de los filtros de aceite.

Desgaste excesivo

La contaminación con partículas y agua son las causas más comunes del desgaste de los rodamientos, creando problemas de diferentes maneras. El agua aumenta la viscosidad del aceite. Cuando las gotas de agua entran en la zona de carga del rodamiento aumentan drásticamente su temperatura y se convierten en pequeñas burbujas de vapor de alta presión que luego inciden en las superficies del rodamiento y causan picaduras y, por lo tanto, un mayor desgaste y fatiga del metal.

La suciedad, por otro lado, ingresa a los rodamientos causando un desgaste rápido dependiendo del volumen de contaminación. El desgaste que se produce en los elementos rodantes y las jaulas de los rodamientos hará que la vibración suba excesivamente y la tasa de desgaste aumentará rápidamente dependiendo de las velocidades de la máquina.

Espuma

La espuma en el aceite de la máquina papelera puede crear un problema importante con respecto al desgaste de los rodamientos y la bomba. Cuando el aire queda atrapado en el aceite y entra en la zona de carga del rodamiento, las burbujas de aire explotan debido a la alta presión y al aumento de la temperatura, incidiendo en las superficies del rodamiento. Esta espuma también creará cavitación en las bombas de circulación, lo que creará desgaste de la bomba y acelerará el problema de la formación de espuma.

Para ayudar a prevenir esto, es aconsejable colocar filtros de rollo de tela en el lado de retorno del aceite. Esto ayudará con la recolección de partículas de desgaste y ayudará a disipar la espuma en el aceite.

La mayoría de los tipos de filtro de rollo tienen un indicador cuando el filtro se está obstruyendo. Esto también puede ayudar al investigar qué contaminación está volviendo al depósito de aceite.

Calidad del lubricante

La calidad del lubricante de la máquina papelera es tan importante como el mantenimiento del lubricante. Como guía, hay algunos resultados en pruebas de lubricantes para guiar su elección.

Oxidación

  1. Primero está la estabilidad a la oxidación, que es una medida de la capacidad del lubricante para resistir la oxidación cuando se expone a altas temperaturas. La prueba de RPVOT ASTM D2272 es una guía de la vida útil restante del aceite, en función del valor del aceite nuevo. Se mide en minutos, y cuanto más largo sea el resultado, mejor será el lubricante.
  2. La segunda prueba es TOST ASTM D943, que mide la estabilidad a la oxidación y la vida útil de un lubricante en presencia de agua. Esta mide el cambio en el número ácido y el resultado se mide en horas. Cuanto más tiempo tome la prueba para lograr el número máximo de ácido en horas, mejor será el lubricante.

Separabilidad del agua

La separabilidad del agua es la medida de la capacidad de un lubricante para separarse del agua utilizando el método de prueba ASTM D1401. Cuanto más rápido se separen el agua y el aceite, se logrará un mejor desempeño en la operación, que es fundamental para los aceites de máquinas papeleras. Los resultados de la prueba se dan en minutos, y cuanto más corto sea el período para que el aceite y el agua se separen, mejor será el desempeño.

Prueba de cicatriz de desgaste

La prueba de cicatriz de desgaste de cuatro bolas, ASTM D2266, se lleva a cabo aplicando una carga fija en una bola de acero giratoria y tres estacionarias durante una hora para establecer la capacidad de los lubricantes para resistir el desgaste. El diámetro de la cicatriz se mide al finalizar la prueba. Cuanto más pequeño es el diámetro de la cicatriz, es directamente proporcional a la capacidad del lubricante para resistir el desgaste.

Es importante elegir un lubricante de calidad superior para la lubricación de los rodamientos de la secadora de papel utilizando como guía los resultados de las pruebas anteriores. Otro aspecto importante es garantizar que todos los aceites para máquinas de papel se fabriquen con un aceite base del Grupo II o superior.

En resumen, debe buscar que sus lubricantes tengan un alto puntaje RPVOT (ASTM D2272) y TOST (ASTM D943), ambos medidos en tiempo; poco tiempo en la evaluación de la separabilidad del agua (ASTM D1401) y una pequeña cicatriz de desgaste en la prueba de 4 bolas (ASTM D2266).