Comprensión de la lubricación de los cojinetes
Lubricación de cojinetes es la práctica de aplicar y mantener un lubricante —aceite o grasa— entre las superficies de rodadura o deslizamiento de un rodamiento, de modo que las piezas metálicas queden separadas por una película lubricante que soporta la carga, en lugar de rozar directamente entre sí. Esa única película cumple seis funciones a la vez: reduce la fricción, evita tener puesto, disipa el calor, protege contra la corrosión, elimina la suciedad y ayuda a distribuir la carga de contacto. Podría decirse que la lubricación es el factor más importante para la vida útil de un rodamiento. Un rodamiento sin lubricación suficiente puede fallar en cuestión de horas o días; uno bien lubricado puede funcionar durante décadas. La relación es tan estrecha que se estima que Entre el 50 % y el 80 % de los fallos prematuros de los rodamientos se deben a un problema de lubricación: un lubricante inadecuado, una cantidad insuficiente (o excesiva), la presencia de impurezas o un lubricante que simplemente se ha degradado durante su uso.
1. ¿Qué hace realmente la lubricación?
Es tentador pensar que un lubricante no es más que «aceite resbaladizo», pero en un rodamiento de elementos rodantes cumple varias funciones distintas, cada una de las cuales es importante para la fiabilidad y para el vibración la firma vibratoria característica que produce el rodamiento.
Reducción de la fricción
- Separa las superficies metálicas con una película fluida, evitando el contacto directo.
- Reduce el coeficiente de fricción de aproximadamente 0.3–0.5 (dry) a 0,001–0,01 (lubricado) — entre dos y tres órdenes de magnitud.
- Reduce al mínimo la pérdida de potencia y el calor que, de otro modo, generaría la fricción.
- Permite un funcionamiento suave y silencioso: el funcionamiento silencioso que debe caracterizar a un rodamiento en buen estado.
Prevención del desgaste
- Evita el contacto entre metales que provoca el desgaste por adhesión y por abrasión.
- Alarga la vida útil de unas horas a varios años.
- Conserva el original holgura del cojinete y precisión de funcionamiento.
Disipación del calor
- El lubricante absorbe el calor generado por la fricción y lo aleja del punto de contacto.
- Esto es especialmente importante en los cojinetes lubricados con aceite que cuentan con sistemas de circulación.
- Evita el sobrecalentamiento que podría ablandar las pistas de rodadura endurecidas y acelerar su deterioro.
Protección contra la corrosión, control de la contaminación y distribución de la carga
- Protección contra la corrosión: La película impide la entrada de humedad y agentes corrosivos; los aditivos refuerzan esta protección; esto es especialmente importante durante el almacenamiento y los periodos de inactividad.
- Control de la contaminación: El lubricante elimina las partículas pequeñas de la zona de contacto, la grasa actúa como sellador para impedir la entrada de elementos extraños y los sistemas de aceite suelen incorporar un sistema de filtración.
- Distribución de la carga: La película distribuye la carga de forma más uniforme, y la lubricación elastohidrodinámica (EHL) en los contactos de rodadura proporciona un soporte real de la carga, reduciendo las tensiones máximas de contacto.
Este último punto merece ser destacado. En un contacto rodante bajo carga, la presión es tan elevada que el aceite se comporta momentáneamente casi como un sólido y las superficies se deforman elásticamente: es lo que se conoce como régimen EHL. La película tiene un espesor de apenas una fracción de micrómetro, razón por la cual incluso pequeñas cantidades de impurezas o una viscosidad inadecuada tienen un efecto desproporcionadamente grande.
2. Grasa frente a aceite: cómo elegir el lubricante
Lubricación con grasa
La grasa es la opción más habitual para los rodamientos de elementos rodantes y consiste, básicamente, en aceite retenido por un espesante.
- Composición: aceite base + espesante (un jabón metálico) + aditivos.
- Ventajas: Es sencillo, no requiere ningún sistema externo y cuenta con su propio sistema de sellado.
- Limitaciones: una disipación del calor limitada y la necesidad de volver a engrasar periódicamente.
- Speed limit: por lo general, hasta un Valor DN de 300 000 a 500 000 (diámetro interior del rodamiento en mm × revoluciones por minuto del eje).
- Aplicaciones: motores eléctricos, equipos industriales en general y rodamientos sellados de por vida.
Lubricación con aceite
Se necesita aceite cuando las velocidades o las temperaturas superan los límites que puede soportar la grasa.
- Tipos: mineral o sintético, con una gama de paquetes de aditivos.
- Ventajas: ofrece una excelente disipación del calor, permite filtrarlo y enfriarlo, y, por lo general, alarga su vida útil.
- Requisitos: un sistema de suministro de aceite, juntas y drenaje.
- Speed range: no hay un límite de velocidad máximo en la práctica.
- Aplicaciones: maquinaria de alta velocidad, cojinetes de deslizamiento, y grandes sistemas de circulación de aceite.
Elegir el grado adecuado no es cuestión de adivinar. La viscosidad del aceite base debe ser lo suficientemente alta como para formar una película a la temperatura y velocidad de funcionamiento, pero no tan alta que las pérdidas por agitación provoquen un sobrecalentamiento del cojinete. Cuando sea necesario cuantificarlo, nuestro Calculadora de cantidad de grasa para rodamientos determina el tamaño del relleno inicial, y el Calculadora de intervalos de relubricación de rodamientos convierte la velocidad, el tamaño y la temperatura en un programa de relubricación adecuado.
3. Métodos de lubricación
For grease
- Rodamientos rellenos de grasa: La cavidad del rodamiento se rellena con grasa en un 30-50 % (un exceso de grasa provoca el batido).
- Reengrase periódico: se añade grasa nueva a intervalos que van desde meses hasta años.
- Lubricadores automáticos: dispositivos electromecánicos que dosifican cantidades medidas de forma continua.
- Rodamientos sellados: preenvasados y sin relubricar: se sustituyen cuando se agota la grasa.
For oil
- Oil bath: El cojinete está parcialmente sumergido en un cárter de aceite.
- Oil ring: Un anillo situado en el eje extrae el aceite del cárter y lo lleva hasta el cojinete.
- Oil mist: un pulverizador atomizador para trabajos a alta velocidad.
- Sistema de lubricación por circulación: sistema de suministro de aceite por bomba con refrigeración y filtración integradas.
- Lubricación por chorro: chorros de aceite a alta presión para las velocidades más extremas.
4. Modos de fallo de la lubricación — y las vibraciones que provocan
Dado que muchos fallos en los rodamientos se deben a problemas de lubricación, el ingeniero de mantenimiento debe conocer cada tipo de fallo y sus primeros síntomas. La mayoría de ellos se manifiestan primero como un aumento de la temperatura y vibraciones de alta frecuencia, mucho antes de que el rodamiento se gripe.
Lubricación insuficiente
- Síntomas: alta temperatura, aumento de las vibraciones, ruido audible.
- Daños: rayaduras superficiales, decoloración, desgaste rápido.
- Causas: Intervalos incorrectos, pasos bloqueados, suministro inadecuado
- Tiempo hasta el fallo: hours to days.
Exceso de lubricación
- Síntomas: temperaturas elevadas debidas al batido de la grasa, fugas en las juntas.
- Daños: degradación acelerada de la grasa, daños en las juntas.
- Causas: exceso de engrase, cárteres de aceite demasiado llenos.
- Efecto: Un exceso de engrase severo puede reducir la vida útil del rodamiento hasta un 50-80 % de la óptima.
Lubricante inadecuado, contaminado o deteriorado
- Viscosidad incorrecta: Si es demasiado fina, la película resultante es insuficiente; si es demasiado gruesa, aumenta la fricción y el calor.
- Tipo incompatible: Mezclar grasas o aceites incompatibles puede deteriorar la estructura del espesante.
- Rango de temperatura incorrecto: el lubricante se degrada o se vuelve demasiado viscoso.
- Contaminación: La suciedad, las partículas metálicas o el agua actúan como un compuesto abrasivo, lo que acelera el desgaste y fatiga, y pueden obstruir los conductos.
- Degradation: La oxidación debida al paso del tiempo o al calor, la pérdida de aditivos y el espesamiento o la dilución reducen la capacidad protectora del lubricante.
Cuando la película finalmente se rompe, los choques entre piezas metálicas que se producen excitan las frecuencias naturales del rodamiento y generan el clásico frecuencias de fallo de los rodamientos. Se ven mejor bajo análisis de envolvente, por lo que un problema de lubricación y un defecto incipiente de desconchado rodamiento suelen detectarse mediante la misma medición.
5. Buenas prácticas y monitorización del estado
Selección y aplicación
- Siga las recomendaciones del fabricante de los rodamientos y de la máquina, y tenga en cuenta la velocidad, la carga y la temperatura a la hora de elegir el grado de viscosidad.
- Utilice lubricantes de calidad de proveedores de confianza.
- Limpie todas las superficies antes de lubricar, aplique la cantidad adecuada (ni demasiada ni muy poca), utilice herramientas y recipientes limpios y retire la grasa vieja al volver a lubricar.
Escucha
- Establezca los intervalos de relubricación en función de las condiciones reales de funcionamiento, no por costumbre.
- Controle la temperatura de los rodamientos: un aumento es uno de los primeros indicios de un problema de lubricación.
- Controle el consumo de lubricante y revise periódicamente las juntas.
- Utilice análisis de aceite (tribología) para evaluar el estado del lubricante y su grado de contaminación, e integrar el rodamiento en el programa más amplio de monitorización de condición programa.
La medición de vibraciones cierra el ciclo. Un analizador portátil de dos canales como el Balanset-1A permite a un técnico recorrer una ruta de máquinas y registrar las vibraciones de alta frecuencia y los niveles generales que revelan un rodamiento con falta de lubricación o contaminado mucho antes de que se haga audible; y, dado que el mismo instrumento equilibra los rotores, confirma que cualquier aumento en la vibración 1× es realmente un síntoma de falta de lubricación en el rodamiento y no simplemente desequilibrar que se hace pasar por tal. Cuando se utiliza junto con el control de la temperatura y el análisis del aceite, convierte la gestión de la lubricación de una tarea programada en una verdaderamente basada en el estado. Comprender los principios de la lubricación, elegir el lubricante adecuado, aplicar la cantidad correcta mediante el método adecuado y mantener su estado mediante la supervisión constituyen, en su conjunto, la base de todo programa eficaz de fiabilidad de los rodamientos.
