Selección de grasa paso a paso

Ago. 3, 2021

Autor: Noria Latín América

Última actualización: 08/03/21

Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

¿Cómo saber si está usando la grasa adecuada? Es posible que esté utilizando una grasa de alta calidad. Es posible que haya invertido mucho esfuerzo y dinero en seleccionar la grasa de mejor calidad en la búsqueda de la excelencia en la lubricación, pero no confunda la calidad del lubricante con la calidad de la especificación.

haciendo una analogía con el aceite lubricante, lo más probable es que el aceite de turbina de mejor calidad no sea un buen aceite de motor.

La mayoría de los usuarios son conscientes de la importancia de seleccionar el lubricante adecuado para una aplicación determinada. Cuando se trata de seleccionar aceites lubricantes para la maquinaria, es fácil determinar qué productos cumplen con los requisitos del fabricante de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés).

Las especificaciones del OEM para un aceite lubricante normalmente incluyen viscosidad a temperatura ambiente o de funcionamiento, requisitos de aditivos, tipo de aceite base e incluso consideraciones especiales para diferentes condiciones ambientales. Las especificaciones de la grasa, por otro lado, a menudo carecen de los detalles necesarios para hacer una selección adecuada, dejando que el ingeniero de lubricación cree la especificación.

Una especificación común de grasa del OEM podría ser “utilizar una grasa de litio NLGI No. 2 de buena calidad”. Usando esta información, solo se podría seleccionar la consistencia y el tipo de espesante adecuados. Una especificación similar para una aplicación lubricada con aceite sería “utilizar un aceite lubricante de buena calidad”. ¡¿Qué es esto?!

Debido a la falta de especificidad en la mayoría de las recomendaciones de grasas, es importante aprender a seleccionar correctamente las grasas para cada aplicación en la planta.

La especificación adecuada de la grasa requiere todos los componentes de la selección del aceite y más. Otras consideraciones especiales para la selección de la grasa incluyen el tipo y concentración de espesante, consistencia, punto de goteo y rango de temperatura de operación, estabilidad mecánica, estabilidad a la oxidación, resistencia al desgaste, etc.

Comprender la necesidad y los métodos para la selección adecuada de la grasa contribuirá en gran medida a mejorar los programas de lubricación y la confiabilidad de la maquinaria lubricada. Repasemos el proceso de selección de grasa paso a paso, comenzando con la propiedad más importante.

Viscosidad del aceite base

La propiedad más importante de cualquier lubricante es la viscosidad. Un error común al seleccionar una grasa es confundir la consistencia de la grasa con la viscosidad del aceite base. Debido a que la mayoría de las aplicaciones lubricadas con grasa son rodamientos, se debe considerar la selección de la viscosidad para esas aplicaciones.

Si bien la mayoría no usaría un aceite para engranajes EP 220 para los rodamientos de un motor eléctrico lubricado con aceite, muchas personas usan una grasa que contiene el mismo aceite para un rodamiento idéntico lubricado con grasa. Existen varios métodos comunes para determinar los requisitos de viscosidad mínimos y óptimos para los rodamientos, la mayoría de los cuales utilizan el factor de velocidad, comúnmente denominado DN o NDm.

El factor de velocidad tiene en cuenta la velocidad en la superficie de los elementos rodantes y se determina mediante las fórmulas mostradas en la Figura 1.

Figura 1. Cálculo del factor de velocidad

Figura 1. Cálculo del factor de velocidad

El valor NDm usa el diámetro de paso en lugar del diámetro del eje porque no todos los rodamientos de un diámetro de eje determinado tienen el mismo diámetro de elemento y, por lo tanto, tienen diferentes velocidades en la superficie. Conociendo el valor del factor de velocidad y la temperatura probable de funcionamiento, el requisito de viscosidad mínima se puede leer directamente en la tabla en la Figura 2.

Figura 2. Cálculo de viscosidad utilizando el factor DN  (Cortesía de ExxonMobil)

Figura 2. Cálculo de viscosidad utilizando el factor DN
(Cortesía de ExxonMobil)

La Figura 2 asume el índice de viscosidad del aceite base. Para ser más precisos, se necesitaría usar una tabla que identifique la viscosidad a la temperatura de operación, luego determinar el grado de viscosidad a partir de una tabla de viscosidad/temperatura para un lubricante dado.

Aditivos y tipo de aceite base

Una vez que se ha determinado la viscosidad adecuada, es hora de considerar los aditivos. Los tipos de aditivos y aceites base son otros componentes de la grasa que deben seleccionarse de manera similar a la que se usa para las aplicaciones lubricadas con aceite. Por ejemplo, un rodamiento de alta velocidad con carga ligera no requiere aditivos de presión extrema (EP) ni agentes de adherencia, mientras que un conjunto de engranajes abiertos con mucha carga sí lo hace.

La mayoría de los aditivos que mejoran el desempeño y  que se encuentran en los aceites lubricantes también se utilizan en la formulación de las grasas y deben elegirse de acuerdo con las demandas de la aplicación. La Figura 3 muestra algunos requisitos de aditivos comunes por aplicación. La mayoría de las grasas se formulan utilizando básicos de aceites minerales API Grupo I y II, que son apropiados para la mayoría de las aplicaciones. Sin embargo, existen aplicaciones que podrían beneficiarse con el uso de un aceite base sintético. Tales aplicaciones incluyen temperaturas de funcionamiento altas o bajas, un amplio rango de temperatura ambiente o cualquier aplicación en la que se deseen intervalos de relubricación prolongados.

Figura 3. Requisitos de aditivos comunes por aplicación

Figura 3. Requisitos de aditivos comunes por aplicación

Consistencia de la grasa y tipo de espesante

Ahora, veamos ese paso adicional: la consistencia de la grasa está controlada por la concentración de espesante, el tipo de espesante y la viscosidad del aceite base. Aunque la viscosidad del aceite base afecta la consistencia, es importante tener en cuenta que una grasa puede tener una alta consistencia y una baja viscosidad del aceite base o viceversa.

El NLGI ha establecido una escala para indicar la consistencia de la grasa que varía de grados 000 (semifluido) a 6 (grasa en bloque). El grado NLGI más común es 2 y se recomienda para la mayoría de las aplicaciones.

En el caso de los rodamientos, el factor de velocidad y la temperatura de funcionamiento se pueden utilizar para determinar la mejor consistencia o grado NLGI para una aplicación determinada. Puede parecer contradictorio, pero los factores de velocidad mayores requieren grasas de mayor consistencia. La Figura 4 proporciona una guía general para seleccionar el grado de consistencia NLGI según el factor de velocidad y la temperatura de funcionamiento.

Figura 4. Guía de selección de consistencia utilizando el factor de velocidad

Figura 4. Guía de selección de consistencia utilizando el factor de velocidad

Actualmente se utilizan numerosos tipos de espesantes de grasa, cada uno con sus pros y sus contras. Los tipos más comunes son los jabones de litio simples, el litio complejo y la poliurea. Los jabones de litio simples se utilizan a menudo en grasas de uso general de bajo costo y funcionan relativamente bien en la mayoría de las categorías de desempeño a temperaturas moderadas.

Las grasas de jabones complejos, como el litio complejo, proporcionan un desempeño mejorado, especialmente a temperaturas de funcionamiento más altas. Un límite superior de temperatura de funcionamiento común para una grasa de litio simple podría ser 120 °C, mientras que para una grasa de litio complejo podría ser 175 °C. Otro tipo de espesante que se está volviendo cada vez más popular es la poliurea.

Al igual que el litio complejo, la poliurea tiene un buen desempeño a altas temperaturas, así como una alta estabilidad a la oxidación y resistencia al sangrado. El tipo de espesante debe seleccionarse en función de los requisitos de desempeño y la compatibilidad al considerar cambiar los tipos de productos.

Propiedades de desempeño

Una vez que se han determinado la viscosidad apropiada del aceite base, los requisitos de aditivos y la consistencia, los criterios restantes a considerar son las propiedades de desempeño.

Aquí es donde influyen más los factores de calidad de la grasa. Las propiedades de desempeño de la grasa incluyen muchas de las mismas propiedades que se utilizan para los aceites lubricantes, así como otras exclusivas de la grasa. Las propiedades exclusivas de la grasa incluyen el punto de goteo, la estabilidad mecánica, el lavado con agua, las características de sangrado y la capacidad de bombeo.

Las propiedades de desempeño más importantes están determinadas por la aplicación. Si una aplicación funciona continuamente a temperatura ambiente, las propiedades como el punto de fluidez y los límites superiores de temperatura de funcionamiento no son tan importantes.

Si una aplicación opera bajo cargas pesadas a bajas velocidades, se deben considerar pruebas de manejo de carga como la prueba cuatro bolas EP o la pruba Timken OK. Es importante recordar que las grasas, como los aceites, tienen un cuidadoso equilibrio de propiedades. Un producto puede sobresalir en una categoría y funcionar mal en otra.

Por esta razón, es importante sopesar la importancia de cada propiedad en relación con las aplicaciones previstas para seleccionar el mejor desempeño general.

A veces, al intentar consolidar lubricantes, es fácil sobreconsolidar. Con el tiempo, esto puede dar lugar a especificaciones de lubricación inexactas. Para evitarlo, se debe documentar una especificación genérica de cada lubricante, incluidas las propiedades físicas, químicas y de desempeño.

Con esta especificación genérica, es fácil seleccionar el producto correcto sin importar la marca que se prefiera. También es importante revisar estas especificaciones de forma periódica para protegerse contra cambios en la especificación.

Si bien mejorar un programa de lubricación puede ser un trabajo difícil, la especificación del lubricante es relativamente fácil. Con un poco de conocimiento y algunas herramientas disponibles, es posible descansar más tranquilo sabiendo que se está utilizando la grasa correcta.

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